[发明专利]电压补偿

说明书

技术领域

本发明涉及电压补偿。实施例涉及在为普通直流逆变器供电的元件阵列内提供电压补偿。本发明可以与光伏发电机系统一起使用，但不限于与光伏发电机系统一起使用。

背景技术

在当前提供“绿色”能量的推动下，光伏(PV)面板的使用变得普遍。然而，这些面板的使用仍然处于研发中。因此，面板的单位成本是比较高的。当结合驱动以高效地提供能量时，很明显，理想的是将PV面板设置成尽可能有效率地工作。

PV面板通常以串联串组的方式连接，并产生合适的直流电压，该合适的直流电压通常适于在相关联的电力处理系统中运行的附随逆变器或其它电变换器中转换成交流电压。

对于给定的日照水平(暴露于阳光)和温度，每个PV面板都具有最佳直流工作电压，通常使用在相关联的功率处理系统中运行的自动最大功率点(MPP)跟踪算法来寻找和跟随该最佳直流工作电压。MPP算法搜寻在PV面板的I-V输出曲线中的这样的点：在该点处当汲取增加的电流时，输出功率开始下降。

在功率处理系统的相关联控制设备中的功率损耗是PV面板的成本有效运转中的一大因素。这样的系统的具体难点在于：由于日照的自然变化，由阵列产生的平均功率远小于阵列的最大额定功率。在相关联的功率处理系统中作为最大额定功率的函数的固定功率损耗因此相对较高，并且对能量转换的总效率具有不成比例的影响。

在大PV面板阵列的情况下，通常以并联布置的方式连接面板的多个串联串组。通常，这些串联串组的两端跨接有大的公共逆变器。可以使用如下多个功率设备(半导体)来成本有效地设计该大的公共逆变器：所述多个功率设备(半导体)可以被控制成使得只有满足当前发电等级所需的功率的设备被激活。单个设备的损耗尤其是固定损耗因而要适合于发电的等级。

这种布置的缺点在于：逆变器中MPP跟踪算法只能够共同地调节跨越在所有串联串组上的电压。不能照顾到阵列中每一个PV串组所产生的电压差异，例如由每个面板的不同的温度、太阳角度、遮影以及不均匀的老化过程引起的差异。

替代地，PV面板的每一个串联串组都可以与本身的较小逆变器相连接。采用与每个串联串组相关联的逆变器的优点在于：每一个串联串组都可以设置有独立的MPP跟踪算法和控制系统。这些单个逆变器的成本较高。因为这种逆变器不能够成本有效地适于功率需求，所以这种布置在除了最大额定功率下之外的情况下呈现出降低的效率。每个逆变器的固定损耗消耗了每个串组所产生的功率的很大部分。

因此，需要以高效和成本有效的方式来提高元件的电压生成阵列的适应性。对此问题，传统方法在串组和公共逆变器的输入之间使用一些形式的直流/直流变换器。这具有以下缺点：逆变器的全部功率吞吐量将会通过该功率转换的额外阶段，从而引起与该功率吞吐量成比例的额外损耗。

发明内容

本发明在权利要求中进行了阐明。可选特征在从属权利要求中进行了限定。

根据第一方面，提供了一种如所附权利要求中的权利要求1所限定的方法。因而提供了一种根据权利要求1的设备，该设备用于产生补偿电压输出，所述设备包括：至少一个光伏模块以及与该至少一个光伏模块串联连接的偏置装置，该偏置装置能够操作以产生可控偏置电压，所述可控偏置电压用于调制该至少一个光伏模块的输出电压以产生所述补偿电压输出。

本发明的实施例因此使得每个串组的输出能够通过施加与所述输出的串联的偏置电压而被单独地补偿。每个串组的输出根据阵列的总输出通过施加偏置电压来优化。

可选地，偏置装置被设置成使得该偏置装置的功率吞吐量与生成的偏置电压成比例并因此小于所述至少一个光伏模块的总功率吞吐量。

可选地，所述设备包括串联耦接在一起的多个光伏模块，并且其中偏置装置与所述光伏模块串联耦接，以形成具有电压输出端的串联串组。

可选地，所述设备还包括多个串联串组，至少两个串联串组并联地耦接，以使得该串联串组的输出端提供公共的光伏模块阵列输出。

可选地，偏置装置包括直流到直流变换器。

可选地，偏置装置还包括控制设备以及串联串组电压和/或串联串组电流测量装置，所述控制设备和所述测量装置被设置成使得该控制设备可以根据串联串组电压和/或串联串组电流测量值来控制施加到该串联串组的电压输出上的偏置电压。

根据第二方面，提供了一种补偿电压输出的方法，该方法包括以下步骤：将至少一个光伏模块暴露在光下，以使得该光伏模块产生直流输出电压；以及利用偏置装置产生的偏置电压来调制该输出电压，使得该电压输出被补偿。