[发明专利]用于功率优化的电压转换器及其模式切换方法

权利要求书

1.一种用于功率优化的电压转换器，其特征在于，包括：

多个电压转换器并且每一个电压转换器从相应的一个光伏组件吸取电能；

多个电压转换器相互串联且它们各自的输出电压叠加获得直流母线电压；

多个电压转换器对应的多个光伏组件各自输出的对外功率相加为总功率；

任意一个电压转换器输出的期望电压等于与之对应的光伏组件的对外功率比上总功率计算出的比值再乘以直流母线电压的设定值；

任意一个电压转换器在第一至三模式之间切换：

当其输出的期望电压和与之对应的光伏组件的最大功率点电压之比不超过第一增益时电压转换器进入降压的第一模式；

当其输出的期望电压和与之对应的光伏组件的最大功率点电压之比不低于第二增益时电压转换器进入升压的第二模式；

当其输出的期望电压和与之对应的光伏组件的最大功率点电压之比介于第一增益和第二增益之间时电压转换器进入输出电压等于输入电压的第三模式，设置每一个电压转换器具有耦合到相应的光伏组件正极的第一输入端和具有耦合到相应的光伏组件负极的第二输入端、具有提供输出电压的第一和第二输出端，第三模式下的电压转换器的第一输入端直接短路到第一输出端以及第二输入端直接短路到第二输出端。

2.根据权利要求1所述的用于功率优化的电压转换器，其特征在于：

第一增益G1满足0.9≤G1＜1，第一增益G1等效于是电压转换器在第一模式下的最大占空比；

第二增益G2满足1＜G2≤1.1，第二增益G2计算的式子1-1/G2是电压转换器在第二模式下的最小占空比。

3.根据权利要求1所述的用于功率优化的电压转换器，其特征在于：

任意一个光伏组件从未被遮挡逐步转向发生被遮挡时；

被遮挡的光伏组件输出的对外功率占总功率的份额逐步降低，促使其所对应的电压转换器从光伏组件未被遮挡时的第二模式经由第三模式过渡到被遮挡时的第一模式。

4.根据权利要求1所述的用于功率优化的电压转换器，其特征在于：

任意一个光伏组件从被遮挡逐步转向解除被遮挡时；

被遮挡的光伏组件输出的对外功率占总功率的份额逐步升高，促使其所对应的电压转换器从光伏组件被遮挡时的第一模式经由第三模式过渡到未被遮挡时的第二模式。

5.根据权利要求3所述的用于功率优化的电压转换器，其特征在于：

电压转换器在从第二模式到第三模式的切换阶段，电压转换器输出侧的输出电容上的电荷倒灌到电压转换器输入侧的输入电容，迫使电压转换器输出侧的输出电压的变化趋势与电压转换器从第二模式到第一模式的切换所要求的输出电压的变化趋势趋同。

6.根据权利要求4所述的用于功率优化的电压转换器，其特征在于：

电压转换器在从第一模式到第三模式的切换阶段，电压转换器输入侧的输入电容上的电荷流向电压转换器输出侧的输出电容上，迫使电压转换器输出侧的输出电压的变化趋势与电压转换器从第一模式到第二模式的切换所要求的输出电压的变化趋势趋同。

7.根据权利要求1所述的用于功率优化的电压转换器，其特征在于：

多个光伏组件在第二环境条件下的总功率比第一环境条件下的总功率大；以及

直流母线电压在第二环境条件下的设定值高于第一环境条件下的设定值；并且

第一和第二环境条件均包括光伏组件所处环境的光照强度因素和环境温度因素。

8.根据权利要求1所述的用于功率优化的电压转换器，其特征在于：

电压转换器为正极性的Buck-Boost电路，用于将与之对应的一个光伏组件的输出电压和输出电流设置在最大功率点处。