CN102203897B - 用于光电发生器中的能量优化的系统和方法 - Google Patents

Abstract

该系统包括：若干主光电发生器(Gp1-Gpn)；若干附加光电发生器(Ga1-Gan)，其中每个由若干光电发生器块(B1-Bn)制成若干转换器(H-In)，用于将直流电压/电流转换为交变电压/电流；布置在主发生器(Gp1-Gpn)的输出端与转换器(H-In)的输入端之间的若干开关装置(Sw1)；布置在发生器块(Gp1-Gpn)的输出端与附加发生器(Ga1-Gan)的输出端之间的若干第二开关装置，以及自动控制两个开关装置(Sw1，Sw2)来选择性地将主发生器(Gp1-Gpn)的输出端和发生器块(B1-Bn)的输出端连接到转换器(M-In)的输入端或与其断开。提供该方法来对所述开关装置进行所述自动控制。

Description

用于光电发生器中的能量优化的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于光电发生器中的能量优化的系统和方法，尤其涉及基于不同光电发生器相对于转换器组的开关的以优化转换器性能为目的的系统和方法。 

背景技术

光电装置已知包括多个光电发生器，这些光电发生器的输出端连接到各自的转换器来将生成的能量转换为交变电流，并且，举例而言，将其同时提供给电网。 

取决于当日时间、地理位置、日期、天气等，很多时候阳光在所述光电发生器的面板上的入射量较低或非常低，于是，所述转换器性能的效率可能也较低。在某些情况下，发生器提供的不间断能量(电流或电压)可能处于转换器可接受的供其开始工作的最低值以下。 

由于这个原因，在本领域已经提出了不同的用于光电发生器中的能量优化的替代方案，这些方案基于引用的转换器的相同方面的开关或基于包含附加的也即非光电的发生器来保证能量供给。 

根据申请US2008078436A1，已知一种包括太阳能面板阵列的系统，其中每个阵列连接到各自的转换器。为了保证能量供给，当来自太阳能面板的能量不足时，该系统包括一个附加发生器，其原则上只连接到一个附加的转换器来协作产生能量。当太阳能面板产生的能量很低或不存在时(例如在夜间)，所述附加发生器连接到其它转换器的输入端并以受控的方式来增强这些转换器的性能，以代替上述面板来产生能量。这种开关可以是手动的或是自动的(例如，该系统可以被编程来在太阳能非常低的时段内进行连接)，所述附加发生器是“对生物友善的”，例如包括使用生物柴油燃料的发动机的发生器。该申请没有提出选择性地将所述附加发生器仅连接到已连接到太阳能面板的转换器中的一部分，也没有提出当太阳能面板提供充足的能量时，使所述附加发生器与其各自的转换器断开。 

专利JP2002073184提出了一种即使在太阳能辐射较弱时仍能产生高效光电能量的系统。为上述目的，包括多行太阳能面板且其中每个面板原则上连接到各自转换器的系统具有开关单元，这些开关单元在其最简单的操作中，(当输出能量低于该转换器的最低要求时)将多行面板中的一行面板与转换器断开，并将这行面板连接到另一个转换器。在其它实施例中，该系统包括监视转换器的输出并进行关于所述输出的预测的控制单元，目的在于当这样做有效时，将断开的转换器连回到它的那行面板。 

在专利ES2284577T3中，提出了一种包括光电发生器的装置，在一个实施例中，由串联连接的光电模块形成，从而在由转换器进行相应的转换后提供交变能量。该装置包括多个开关装置，其由控制装置激活来启动开关操作，使得当输入到第二转换器的功率降低到低水平以至于该第二转换器不再工作在其最佳效率区间内时，至少一个发生器与第一转换器断开并连接到第二转换器。该装置包括若干发生器和若干转换器，以及根据上述条件来断开和连接它们的开关装置的控制装置。 

在专利JP2002073184和ES2284577T3中都提出，由于第一转换器工作不佳或没有以最高效率工作(JP2002073184)，或由于第二转换器工作在其最佳效率区间之下(ES2284577T3)，而将一个或多个光电发生器从第一转换器断开并连接到第二转换器。 

上述任一专利都没有提出过：提供之前没有连接到另一转换器的附加光电发生器，这些附加光电发生器与转换器之间具有选择性和分立性的连接，该转换器能够使用比它所连接的光电发生器正在提供的功率更高的功率，从而在必要时，对所述发生器的能量供给加以补充。 

发明内容

本发明的发明人认为需要为以上引述的专利所代表的背景技术提供一种替代方案，这种替代方案允许在光电转换器中进行能量优化，具体地，允许对所用的转换器的效率进行优化，为它们提供由主光电发生器产生的基础或主功率，并且，在需要时，提供同样源于光电转换的附加功率，所述附加功率可以选择性地变化从而通过微调来对主功率进行补充(而非代替)。 

为了上述目的，在第一方面中提供了一种用于光电发生器中的能量优化的系统，该系统以一种本身已知的方式包括以下部分： 

-多个光电发生器，其中每个包括第一类型光电面板集合， 

-多个转换器，用于将直流电压/电流转换为交变电压/电流， 

-第一开关装置，置于至少一部分光电发生器的输出端与所述多个转换器的输入端之间，以及 

-控制装置，用于自动控制所述开关装置，从而选择性地连接或断开所述光电发生器的输出端与所述转换器的输入端。 

不同于常见手段，在本发明所提出的系统中，每个所述光电发生器都是一个主发生器， 并且，以特有的方式，该系统还包括： 

-多个附加光电发生器，其中每个包括具有各自的第二类型光电面板集合的光电发生器块，以及 

-第二开关装置，置于所述光电发生器块的输出端与所述附加光电发生器的输出端之间，从而将其中一个或多个光电发生器块作用于所述附加光电发生器的输入端。 

本发明提出的系统的控制装置还被提供来自动控制所述第二开关装置，从而可选择地将一个或多个所述光电发生器模块相对于其所属的附加光电发生器的输出端连接或断开，关联于转换器的输入端，其目的在于为其提供附加的功率，所述附加的功率是连接的块的数量的函数且低于主光电发生器所提供的功率。 

在本发明第一方面所提供的系统中，所述的控制装置可以包括一个或多个处理系统，其被配置为根据该能量优化系统的运行参数值和/或光电面板组的运行参数值来执行对开关装置的控制，上述的值根据具体系统来进行检测和/或测量和/或计算。 

关于检测到的运行参数，为了进行所述检测，系统包括一组置于系统部分之内的传感器，该组传感器配置为检测不同运行参数的值，这些传感器的输出端连接到处理系统的输入端以通过电气/电子电流提供所检测的运行参数的值。 

提出的处理系统能够访问关于该系统的运行参数的历史数据，而且还可以被配置根据所述历史数据对该开关装置进行控制。 

在第二方面中，本发明关心一种用于光电发生器的能量优化的方法，其中包括：可选择地且自动地，建立/断开多个光电发生器的输出端到多个转换器的输入端的连接，其中每个光电发生器由各自的光电面板组形成，所述多个转换器被配置为将直流电压/电流转换为交变电压/电流。 

本发明的第二方面所提出的方法包括通过顺序执行以下步骤来为至少一个特定转换器进行所述选择性连接(虽然通常以类似的方式为多个转换器进行)： 

-将至少一个主光电发生器的输出端连接到特定的转换器的输入端，来为该转换器提供基础或主功率，其中所述主光电发生器由第一类型光电面板组形成，以及 

-进一步将至少一个附加光电发生器所述特定的转换器的输入端，以提供附加的功率，并未达到每个转换器的最大输入功率，呈现出一种微调，作为对所述主功率的补充。 

通常，每个所述的附加光电发生器可以包括具有各自的第二类型光电面板组的光电发生器块，所述微调步骤可以包括可选择地和自动地将一个或多个所述光电发生器块通过其输出端与其所属的附加光电发生器的输出端连接或断开，以提供取值决定于所连接的发生器块个 数的功率，其目的在于使得对每个所述附加光电发生器而言，上述附加的功率根据该光电发生器提供附加功率作为所述微调的一部分的转换器的需求而改变。 

对于另一实施例，每个附加光电发生器的输出功率的变化通过不同于上述的方式实现，其中不包括所述块，而是，举例来说，利用一个调节装置来手动或自动调节所述输出功率。 

关于所述的选择性断开连接，该方法包括通过执行以下步骤来为上述或另一特定转换器来断开连接： 

-将一个或多个所述附加光电发生器块从所述附加光电发生器的输出端断开，从而稍微降低所提供的附加的功率， 

如果需要，还执行以下步骤： 

-至少将主光电发生器的输出端从特定转换器的输入端断开，从而在之前已经移除了附加功率之后，不再为其提供任何主功率。 

在接下来的部分中将介绍与在不同工作情况下不同发生器和块的连接和断开连接相关的实施例。 

在一个实施例中，为了向每个转换器提供或多或少的功率以使其工作在耐受度内并工作在最大效率点，该方法的一些版本包括基于以下部分或全部值来执行上述选择性连接/断开连接： 

-包括所述光电发生器的系统的运行参数值，和/或光电面板组的运行参数值，和/或所述能量优化方法所用的任何元件的运行参数值，所述值被检测和/或测量和/或计算， 

-和/或关于该系统运行参数的真实历史数据的值， 

-和/或涉及功能和/或环境条件预告的理论数据。 

将上述的运行参数定义如下来实现提出的方法：光电发生器设备和/或每个面板组的温度，瞬时照射度，风速，面板上的污物，电缆中的损耗，每个转换器、所述设备、每个光电发生器或其组合的电压、电流和功率水平。 

只要可能，会希望使用所有这些引述的运行参数，这些运行参数或是通过传感器检测得到的(例如风速、瞬时照射度)，或是测得的(例如电压和电流)，又或是计算得出的(例如功率、估计损耗，等等)。 

至于涉及到的历史数据，其中至少一个来自于包括以下数据或数据聚类的组：解析度到分钟的年照射曲线，每个转换器的年小时平均温度和最大效率曲线，或其组合。 

根据一个具体实施例，为了自动执行上述的选择性连接/断开连接，该方法包括预先建立与要提供的从特定数量的主理论功率， 

对上述实施例的更详尽的变化例，该方法包括根据上述检测到的和/或测得的和/或计算出的运行参数来预先建立所述理论设置点。 

该方法包括将这些理论设置点划分为一组情景或条件，对一个具体实施例，这些情景或条件为以下已经由所述理论数据、历史数据和/或运行参数建立的条件： 

a)黎明； 

b)黄昏； 

c)云层遮蔽； 

d)风或雪； 

e)晨雾； 

f)低辐射； 

g)维护任务。 

该方法包括检测到所述设置点或情景条件中的一个的真实近似，将与该设置点相关联的发生器连接到每个转换器，其目的在于为其提供理论值代表所述设置点的功率。 

也即，例如，该方法检测或由理论、历史和/或任何运行参数数据确定，在该光电发生器所在的地理区域内，黄昏即将到来，也即，所谓的条件b)，该方法会为每个转换器将与情景条件b)的设置点相关联的发生器，一般对于这种情景，当产生的能量相对较低时，这可能涉及将包括附加光电发生器在内的可能的最多数量的光电发生器连接到每个转换器，或者，如果提供给每个转换器的能量仍旧很低，一些转换器会断开而它们的光电发生器会连接到剩余的转换器，因此，增大了提供给剩余转换器的功率。 

在任何条件下，所述为每个情景条件确定在连接/断开连接之间做何选择的设置点都是理论的，于是，对于实际情景而言，遵循预先确定的选择所得到的功率估计可能是错误的或不完全准确的。因此，本例的方法包括，通过一个或多个光电发生器块的连接/断开连接来补偿实际提供给每个转换器的功率和关联于应用的设置点的理论功率之间的差别，也即微调所提供的功率，微调的程度及于这种差别很大时，主发生器也可能被连接/断开连接。 

附图说明

借助以下参照附图对示例性实施例的详细介绍，上述及其它优势和特征将会被更好地理解，这些实施例仅为图解说明之目的而不具有限制性，其中： 

图1为连接到电网的设备或常见光电装置的示意图； 

图2为一个实施例示意地具体示出了所提出的系统的若干部分，包括包含在每个附加光 电发生器中的不同发生器块；以及 

图3为一个实施例示意地示出了包含在本发明第一方面所提出的系统中的控制装置，在该实施例中所述控制装置包括主处理系统和一组从处理系统，在这种情况下主处理系统为主可编程逻辑控制器(PLC)，在这种情况下从处理系统为现场可编程逻辑控制器(field PLC)。 

具体实施方式

示例性实施例的具体说明

首先，参照图1，从中可以看到常见光电设备或装置中包括的基础部分，也即： 

-光电域：由一组光电发生器Gp1-Gpn形成，其中每个依次由特定数量的光电模块串联和并联的互连形成，所述光电模块用于捕捉阳光并将其转为功率，产生与接收到的阳光照射量成比例的直流电流，所述光电模块安装在太阳能跟踪器或结构上。 

-转换器：基于功率电子技术的电子设备，其将直流能量(电流/电压)转换为交变能量(电流/电压)，其特征在于适于被加入到电网中，从而允许光电装置与电网R并行地运行。图1中用标记I1...In标示出了多个转换器n。 

-保护：这部分包括出于对人和包括该光电装置的元件的安全的考虑而对作为光电装置与电网R之间的连接接口的部分(在图1中统一称为CT)进行配置。 

根据一个示例性实施例，本发明提出的优化系统在图2中细化地示出。从图2可以看出，主光电发生器Gp1-Gpn可以以已知方式通过第一开关装置Sw1连接到不同的转换器I1-In。在图示的条件下，每个主发生器Gp1-Gpn可以连接到转换器I1-In中两个转换器中的一个，第一Gp1连接到转换器I1或I2，第二Gp2连接到I2或I3，等等。 

在图2中，还示出了若干附加光电发生器Ga1-Gan，其中每个包括多个光电发生器块B1-Bn，其中n一般对应于转换器的总数。 

在图2中，可见上述的第二开关装置Sw2布置在光电发生器块B1-Bn的输出端与附加光电发生器Ga1-Gan的输出端之间。 

具体地，在图2所示的例子中，在第一附加发生器Ga1中，只有第一个发生器块B1的输出端连接到附加发生器Ga1的输出端，在第二附加发生器Ga2中，前两个发生器块B1和B2的输出端连接到发生器Ga2的输出端，在其余的附加发生器中，没有连接任何块。 

通常，发生器块B1-Bn的数量可以根据每个光电设备的特性来确定，尤其由以下特性来确定： 

-该设备的效能比。 

-平均温度。 

-估计的照射度。 

-装置类型(固定的，单轴的，或双轴的)。 

-转换器的类型和功率。 

用于控制开关装置Sw1和Sw2的控制装置没有在图2中示出，而是在图3中为一示例性实施例单独示出。 

仍参照图2，可以看出附加光电发生器Ga1-Gan中的每个的输出是如何连接到主光电发生器Gp1-Gpn中的一个相应的主光电发生器的，于是，在激活第一开关装置Sw1来连接例如第一主发生器Gp1时，也应将第一附加发生器Ga1连接到该主发生器Gp1所连接的同一转换器，本例(图2)中为转换器I2。 

对另一未示出的示例性实施例，考虑将附加发生器Ga1-Gan的输出端通过其它开关装置例如独立于第一开关装置Sw1动作的第三开关装置来连接到转换器。 

尽管第一开关装置Sw1和第二开关装置Sw2均示为由矩形来分组，所述矩形带有突出其中包含的所有开关的虚线，每个所述开关独立地由所述控制装置来控制。 

对一个示例性实施例，每当适用相应的系统损耗(温度、线缆、反射、阴影、朝向、倾斜、污物等)，将光电发生器块B1-Bn中的每个用于提供每个转换器I1-In(考虑到耐受度)可接受的最大功率的约0.1％至10％。 

至于主发生器Gp1-Gpn，其中每个将被用于，每当适用相应的系统损耗(温度、线缆、反射、阴影、朝向、倾斜、污物等)，在最大辐射的条件下，提供低于或等于每个转换器I1-In(考虑到耐受度)可接受的最大功率的大约95％-100&的最大输出功率。 

通常(没有优化系统)，可将主发生器设计为具有比转换器标称功率更高的功率(例如，对100kW的转换器，其具有116kw的功率)。多出的16kW可以被估计来为发生器内可能出现的损耗进行补偿，所述损耗源于模块内的污物、线缆、模块糟糕的朝向、阴影以及反射。因此，每个太阳能模块的特定功率(例如，一个175W的模块)是瞬时辐照最佳条件下的功率，因此，为转换器计算的功率可能取决于瞬时辐照(该辐照可能因为云层覆盖而减弱，等等)，也即，举例来说，如果转换器I1-In接受的最大输入功率为100kW，其中每个转换器都连接到116kW的主发生器功率(100kW加为损耗所估计的16kW)，主发生器Gp1-Gpn只有在夏季的“几个小时”(六月、七月、八月)里面能向转换器I1-In提供这100kW的功率。相反，在冬天，由主发生器Gp1-Gpn提供给转换器I1-In的功率可能，举例来说，可能在几个小时内约为80kW。在其余时间里，发生器提供给转换器的功率更低。 

借助本发明所提供的优化系统，尤其借助所述对第二开关装置Sw2起作用并负责提供附加功率用于微调的附加发生器Ga1-Gan，提供给运转中的转换器I1-In的功率可以维持最多的小时数，无论是在冬天还是在夏天。 

通常，每个附加发生器Ga1-Gan的块B1-Bn组被设计为提供上至每个转换器I1-In可接受的最大功率的40％(不考虑损耗)的功率。例如，对于使用最大输入功率为100kW的转换器和175W的太阳能模块的情形，可以使用附加发生器Ga1-Gan，其中每个附加发生器能够提供约37.8kW，包括12个组或块B1-B12，各18个太阳能模块，每个组提供约3.15kW。 

当瞬时辐照减弱，可以连接附加发生器Ga1-Gan的更多的组或块B1-Bn，从而，根据图2，在最大数量的小时内维持主发生器与一个附加发生器的公共输出端上约100kW的恒定功率。 

对优选的示例性实施例，不同的块B1-Bn对应于各个太阳能跟踪器或支撑结构的不同的太阳能模块或面板组，主发生器Gp1-Gpn对应于串联和/或并联的多组太阳能跟踪器或支撑结构。也即，前面所称第一类型光电面板组，在本例中指的是这些组，前面所称第二类型光电面板组，指这些太阳能模块组。 

也即，所述系统因此与以下两种开关一起工作：a)线路(太阳能跟踪器组)Gp1-Gpn的开关，当提供给每个转换器的功率非常高时，以及，b)太阳能面板B1-Bn组的开关，当对提供给每个转换器的最佳功率进行微调时。 

通过组或块B1-Bn的开关(微调)，实现了即使在薄云经过导致功率降低时，实现该系统实时地反应并向转换器I1-In提供更多的太阳能功率。 

在图3中，为一个示例性实施例示出了提出的优化系统的示例性控制装置，所述控制装置包括一组现场可编程逻辑控制器或从属自动装置，其中每个现场可编程逻辑控制器或从属自动装置移动各自的带有特定数量面板的太阳能跟踪器(未示出)，所述特定数量的面板被分为一个或若干并行的组。 

所有这些组的电子产品输出端可以收集在未示出的电路板上，在所述电路板上检测电流并对进行附加功率的控制或微调，也即，通过作用于第二开关装置Sw2来开关框B1-Bn。为此，将对多个面板组的测量发送到最近的现场可编程逻辑控制器，由现场可编程逻辑控制器来接着进行对附加功率的控制或者微调。 

通常，除微调功率控制以外，这些电路板具有将进入横截面更大的单个导体的电流进行分组的功能，该导体被称为导线，并被分配给开关盒，在该开关盒内发生主发生器Gp1-Gpn与转换器I1-In(图3中未示出)间的切换通过一个或多个可编程逻辑控制器或主自动装置(图 3中示出了两个)的控制下作用于第一开关装置Sw1，所述可编程控制装置或主自动装置经由通信网络收集关于太阳能跟踪器或支持结构的数据，所述通信网络包括将主可编程逻辑控制器与所有的现场或从属可编程逻辑控制器互连的各种通信线路(某些可能包括光纤)和各种网络交换机。 

在图3中，示出了具有一组外围设备(打印机、ADSL调制解调器、在线不间断电源，等等)的计算机，其示意地代表了控制SCADA(监控控制与数据采集，supervisory control and data acquisition)，在其中收集用于监控的数据，所述控制SCADA进而控制所述主可编程逻辑控制器来根据上述的本发明第二方面提出的方法的任一示例性实施例来执行上述的对开关装置的控制。 

在对图3的介绍之后，对一示例性实施例，所述从属和主自动装置可以实时地实现以下功能： 

A)从属自动装置 

-在设备具有单轴或双轴的太阳能跟踪器时，激活每个跟踪器的运动电动机上的每个可编程逻辑控制器，从而以小于1°的精度，实现方位角和天顶角的最佳位置，以获得光电面板中的最大功率。 

-对每个面板组的电流与电压的测量，包括构成基础功率发生器(Gp1-Gpn)的面板组集合与构成微调功率发生器的面板组集合(Ga1-Gan)。 

-将所有测得的数据传递给主可编程逻辑控制器。 

-基于主可编程逻辑控制器的请求，通过第二开关装置Sw2，进行附加发生器Ga1-Gan的块B1-Bn的开关矩阵的激活。 

B)主可编程逻辑控制器 

-其在测量和计算实际的瞬时辐照。 

-其在测量和计算设备的实际温度。 

-其在测量风速。 

-其在测量每个转换器的电压、电流和功率参数。 

-其作用于开关矩阵(基于从属可编程逻辑控制器的要求)来向转换器提供基础功率和微调功率，所述基础功率和微调功率由所提出的方法的最大效率代表模型确定。 

同样地，所述控制装置记录以下数据： 

-分辨率为1分钟的每年辐照历史数据。 

-每年的小时平均温度的历史数据。 

-转换器的最大效率曲线。 

在本发明提出的系统中，对一示例性实施例，上述的开关装置Sw1与Sw2构成了由接触器、转换开关(switcher)、继电器、断路器和保险丝支持的开关矩阵，其能够将来自主发生器Gp1-Gpn的基础功率的线路及来自附加发生器Ga1-Gan的块B1-Bn的微调或附加功率的线路连接到一个或若干转换器I1-In。 

这个电源切换的系统的复杂程度可以依需求而定，通常应用本发明第二方面提出的方法，从而允许每个主发生器Gp1-Gpn选择性连接到至少两个转换器，并选择性地连接至少一个额外功率的块B1-Bn。 

在介绍了根据本发明第二方面的方法提出的系统的使用的示例性实施例之后，光电设备由以下操作机制来控制： 

a)在黎明前，控制装置将主发生器Gp1-Gpn所关联的附加发生器Ga1-Gan与主发生器Gp1-Gpn的一部分连接到转换器I1-In的至少一部分，保持其余的转换器I1-In未连接。假设一个由10个100kW的转换器形成的1MW的设备，该系统可以将全部预期的产出提供给仅5个转换器，断开其余5个转换器的连接(转换到2个转换器的情况，如图2所示)。 

b)天亮之后，各个光电发生器或频率电压转换器(FV)，Gp1-Gpn和Ga1-Gan，开始将产生的功率提供给5个选出的转换器，并且，开始检测5个运行中的转换器的输入电压和电流。这种情况一直持续直至提供给每个转换器的总功率达到需要断开连接的标称最佳功率水平(不同于转换器可以明确为负载的50％左右的标称功率水平)，所述标称最佳功率水平通过在转换器的性能曲线上应用数学算法并考虑开关所涉及的转换器数量来获得。一旦达到这个值，该控制装置作用于该开关矩阵，具体是作用于第一开关装置Sw1，并将每个转换器I1-In连接到具有关联的附加发生器Gp1-Gpn的主发生器Gp1-Gpn，也即，其基础功率和微调功率。这一过程可以将转换器I1-In维持在最佳性能范围内，将转换器性能造成的功率损失最小化。 

c)随着时间的推进，FV即发生器Gp1-Gpn和Ga1-Gan的能量产出增加，系统继续检测转换器I1-In的输入电流与电压。当这些电流近似达到转换器可接受的最大值的100％，或者提供的总功率达到转换器所接受的输入限制功率，通过控制第二开关装置Sw2，该控制装置开始相继断开(微调功率块的)足够多的附加发生器块B1-Bn，从而使输入电流进入转换器可以接受的范围。 

d)前一情形在太阳能辐射最强的几个小时里面一直以这样的方式持续：根据实际的太阳能辐射、温度和瞬时云层覆盖，控制装置通过控制第二开关装置Sw2，必要地实时连接和断开功率微调块B1-Bn的集合，来始终近似地保持转换器可接受的最大功率。 

e)临近黄昏，上述循环反转，当正提供给每个转换器I1-In的功率降低到标称最佳切换点以下时，该控制装置通过作用于第一开关装置Sw1，改变所述开关矩阵使得产生的功率被提供给一半转换器(在本例中切换为2个)，断开那些没有在工作的转换器，其中所述标称最佳切换点的计算方式与计算需要断开的标称最佳功率点相同。 

尽管在以上的描述中提及，将每个转换器I1-In的输入功率作为执行各种选择性开关操作的决定性因素和参考，使得每个转换器保持高性能运行而不被损坏，本发明提出的系统和方法也能将每个转换器I1-In的输入电流作为参考来实现同样的目的，也即，控制各个开关操作，防止超出每个转换器可接受的最大输入。 

由本发明提供的系统和方法，可以高效利用全年的入射太阳能辐照，尤其是在冬天和秋天的月份里(日照时间短、冰、雪，等等)，和在光电现场FV可能的维护操作中，获得本发明最主要的重点，其中在上述维护操作中，为对一个转换器进行维护而从该转换器断开连接的发生器中的一些发生器可以连接到另一转换器，从而保持运转。 

本领域普通技术人员可以将改变和修改引入到上述的实施例中，而不脱离随附权利要求书中所定义的本发明的范围。 

Claims (17)

1.一种用于光电发生器中的能量优化的系统，包括： 

-多个主光电发生器(Gp1-Gpn)，其中每个包括各自的第一类型光电面板集合， 

-多个转换器(I1-In)，用于将直流电压/电流转为交变电压/电流， 

-布置在至少一部分所述光电发生器的输出端与所述多个转换器(I1-In)的输入端之间的第一开关装置(Sw1)，和 

-控制装置，用于自动地控制所述第一开关装置(Sw1)来选择性地将所述多个光电发生器的输出端与所述多个转换器(I1-In)的输入端连接/断开， 

所述系统的特征在于包括： 

-多个附加光电发生器(Ga1-Gan)，其中每个包括一些光电发生器块(B1-Bn)，这些光电发生器块包括各自的第二类型光电面板集合，以及 

-布置在所述光电发生器块(B1-Bn)的输出端与所述附加光电发生器(Ga1-Gan)的输出端之间的第二开关装置(Sw2)， 

所述控制装置还用于，自动控制所述第二开关装置(Sw2)来选择性地将所述光电发生器块(B1-Bn)中的一个或多个相对于相应的附加光电发生器(Ga1-Gan)的输出端和所述转换器(I1-In)的输入端连接/断开，以此根据连接的块(B1-Bn)的数量来为所述多个转换器提供附加功率，所述附加功率低于来自主光电发生器(Gp1-Gpn)的功率。 

所述光电发生器块(B1-Bn)中的每个被布置为提供约为每个转换器(I1-In)的可接受最大功率的0.1％至10％。 

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述附加光电发生器(Ga1-Gan)的输出端连接到作为主发生器的所述多个主光电发生器(Gp1-Gpn) 中的相应的一个的输出端。 

3.根据以上任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述主光电发生器(Gp1-Gpn)中的每个用于，在最大辐射条件下，提供等于或小于每个转换器(I1-In)的最大可接受功率的最大输出功率。 

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括至少一个处理系统，其用于，依据检测到的和/或测得的所述能量优化系统和/或所述光电面板集合的运行参数的值，来执行对所述第一和第二开关装置(Sw1，Sw2)的控制。 

5.根据权利要求5所述的系统，其特征在于还包括依据计算出的所述能量优化系统和/或所述光电面板集合的运行参数的值，来执行对所述第一和第二开关装置(Sw1，Sw2)的控制。 

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，包括布置在所述系统的不同部分中的一组传感器，其用于检测不同运行参数的值，其作为所述传感器的输出端连接到所述处理系统的输入端来为该处理系统提供测得的所述不同运行参数的值。 

7.根据权利要求4、5或6所述的系统，其特征在于，所述运行参数为选自包括下列参数的组中的至少一个：包括所述附加和主光电发生器(Gp1-Gpn，Ga1-Gan)的设备的温度和/或每个面板集合的温度，瞬时辐照，风速，每个转换器(I1-In)、每个附加和主光电发生器(Gp1-Gpn，Ga1-Gan)和每个光电发生器块(B1-Bn)的电压、电流和功率，或其组合。 

8.一种用于光电发生器中的能量优化的系统，包括： 

-多个主光电发生器(Gp1-Gpn)，其中每个包括各自的第一类型光电面板 集合， 

-多个转换器(I1-In)，用于将直流电压/电流转为交变电压/电流， 

-布置在所述多个光电发生器的至少一部分的输出端与所述多个转换器(I1-In)的输入端之间的第一开关装置(Sw1)，和 

-控制装置，用于自动地控制所述第一开关装置(Sw1)来选择性地将所述多个光电发生器的输出端与所述多个转换器(I1-In)的输入端连接/断开， 

所述系统的特征在于包括： 

-多个附加光电发生器(Ga1-Gan)，其中每个包括一些光电发生器块(B1-Bn)，这些光电发生器块包括各自的第二类型光电面板集合，以及 

-布置在所述光电发生器块(B1-Bn)的输出端与所述附加光电发生器(Ga1-Gan)的输出端之间的第二开关装置(Sw2)， 

所述控制装置还用于，自动控制所述第二开关装置(Sw2)来选择性地将所述光电发生器块(B1-Bn)中的一个或多个相对于相应的附加光电发生器(Ga1-Gan)的输出端和所述转换器(I1-In)的输入端连接/断开，以此根据连接的块(B1-Bn)的数量来为所述多个转换器提供附加功率，所述附加功率低于来自主光电发生器(Gp1-Gpn)的功率。 

其中，所述主光电发生器(Gp1-Gpn)中的每个用于，在最大辐射条件下，提供等于或小于每个转换器(I1-In)的最大可接受功率的最大输出功率。 

其中所述控制装置包括至少一个处理系统，其用于，依据检测到的和/或测得的所述能量优化系统和/或所述光电面板集合的运行参数的值，来执行对所述第一和第二开关装置(Sw1，Sw2)的控制。 

其特征在于，所述处理系统的至少一个可访问与该系统的运行参数相关的一 些历史数据，并依据所述历史数据来执行对所述第一和第二开关装置(Sw1，Sw2)的控制。 

9.一种用于光电发生器中的能量优化的系统，包括： 

-多个主光电发生器(Gp1-Gpn)，其中每个包括各自的第一类型光电面板集合， 

-多个转换器(I1-In)，用于将直流电压/电流转为交变电压/电流， 

-布置在所述多个光电发生器的至少一部分的输出端与所述多个转换器(I1-In)的输入端之间的第一开关装置(Sw1)，和 

-控制装置，用于自动地控制所述第一开关装置(Sw1)来选择性地将所述多个光电发生器的输出端与所述多个转换器(I1-In)的输入端连接/断开， 

所述系统的特征在于包括： 

-多个附加光电发生器(Ga1-Gan)，其中每个包括一些光电发生器块(B1-Bn)，这些光电发生器块包括各自的第二类型光电面板集合，以及 

-布置在所述光电发生器块(B1-Bn)的输出端与所述附加光电发生器(Ga1-Gan)的输出端之间的第二开关装置(Sw2)， 

所述控制装置还用于，自动控制所述第二开关装置(Sw2)来选择性地将所述光电发生器块(B1-Bn)中的一个或多个相对于相应的附加光电发生器(Ga1-Gan)的输出端和所述转换器(I1-In)的输入端连接/断开，以此根据连接的块(B1-Bn)的数量来为所述多个转换器提供附加功率，所述附加功率低于来自主光电发生器(Gp1-Gpn)的功率。 

其中，所述主光电发生器(Gp1-Gpn)中的每个用于，在最大辐射条件下，提供等于或小于每个转换器(I1-In)的最大可接受功率的最大输出功率。 

其中所述控制装置包括至少一个处理系统，其用于，依据检测到的和/或测得的所述能量优化系统和/或所述光电面板集合的运行参数的值，来执行对所述第一和第二开关装置(Sw1，Sw2)的控制。 

其特征在于，所述处理系统的至少一个可访问与该系统的运行参数相关的一些历史数据，并依据所述历史数据来执行对所述第一和第二开关装置(Sw1，Sw2)的控制，所述历史数据包括，包括分辨率为分钟的每年辐照曲线、每年小时平均温度和每个转换器的最大效率曲线或其组合的组中的至少一个。 

10.一种用于光电发生器中的能量优化的方法，包括：选择性地和自动地，将多个光电发生器的输出端与多个转换器的输入端连接/断开，其中每个光电发生器包括各自的光电面板集合，所述多个转换器用于将直流电压/电流转换为交变电压/电流，所述方法的特征在于，包括依次执行以下步骤来进行至少一个特定转换器的选择性连接： 

-将第一类型光电面板集合形成的至少一个主光电发生器的输出端连接到特定转换器的输入端，来为该转换器提供基础或主功率，和 

-不达到每个转换器的最大输入功率，进一步将至少一个附加光电发生器连接到所述特定转换器的输入端来提供附加功率，所述附加功率表现为微调，对所述主功率的补充。 

其中，为了向每个转换器提供或多或少的电源来使其运行在耐受度之内和曲线上的最大效率点，该方法包括，依据包括所述光电发生器的系统的运行参数值，和/或所述光电面板集合的运行参数值，和/或所述用于能量优化的方法所用的任何部分的运行参数值，进行所述选择性连接/断开，所述值是检测出的和/或测量出的和/或计算出的，和/或依据关于运行参数的真实历史数据，和/或 依据关于功能和/或环境条件的预测的理论数据。 

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，每个所述附加光电发生器包括光电发生器块，所述光电发生器块包括各自的第二类型光电面板集合，其特征还在于，所述微调步骤包括：选择性地和自动地，将一个或多个所述的广电发生器块的输出端与相应的附加光电发生器的输出端连接/断开，来提供取值决定于连接的发生器块数量的所述输出功率。 

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，包括通过执行以下步骤来为所述特定转换器进行所述选择性断开： 

-将一个或多个所述附加光电发生器块从所述附加光电发生器的输出端断开； 

-将至少所述主光电发生器的输出端从所述特定转换器的输入端断开。 

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，包括依据该光电发生器安装的区域的理论辐射预测数据和上述测得的真实历史数据来预先建立与要提供的理论功率相关的一组理论设置点，该理论功率由将连接到每个转换器的特定数量的附加主光电发生器和附加发生器块获得。 

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括依据所述检测到的和/或测量到的和/或计算出的运行参数来预先建立所述理论设置点。 

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，包括将所述设置点划分为由所述理论数据、历史数据、和/或所述运行参数建立的以下条件： 

a)黎明； 

b)黄昏； 

c)云层覆盖； 

d)风或雪； 

e)晨雾； 

f)低辐射； 

g)维护任务。 

16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，包括检测对所述设置点或条件中的一个的真实近似，将与所述设置点相关联的发生器连接到每个转换器，以提供所述功率，该功率的理论值代表所述设置点。 

17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，包括通过连接或断开一个或多个所述光电发生器块，对正提供给每个转换器的真实功率和与应用的设置点的理论功率之间的差进行补偿。 

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