專利名稱：將局部最大功率點(diǎn)追蹤整合入具有集中式最大功率點(diǎn)追蹤的能量產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
揭示內(nèi)容大致上是關(guān)于能量產(chǎn)生系統(tǒng)。更明確而言，揭示內(nèi)容是關(guān)于將局部最大 功率點(diǎn)追蹤整合入具有集中式最大功率點(diǎn)追蹤的能量產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
相對(duì)于習(xí)知的非再生、會(huì)污染的能量來(lái)源(離如煤或是石油)而言，太陽(yáng)能及風(fēng)力 提供可再生且不會(huì)污染的能量來(lái)源。因此，太陽(yáng)能及風(fēng)力已成為日益重要的可轉(zhuǎn)換為電能 的能量來(lái)源。對(duì)于太陽(yáng)能而言，排列成數(shù)組的光伏打面板通常提供用以轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能為電能 的裝置。類似的數(shù)組可用于收集風(fēng)力或是其它自然的能量來(lái)源。在操作光伏打數(shù)組時(shí)，通常使用最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)以自動(dòng)地判定應(yīng)在何種 電壓或是電流操作該數(shù)組，以在特定溫度及太陽(yáng)輻射產(chǎn)生最大功率輸出。盡管當(dāng)數(shù)組在理 想條件(亦即，對(duì)于數(shù)組中的各個(gè)面板有相同的輻射、溫度及電性特征)時(shí)，對(duì)于整體數(shù)組 而言，實(shí)施MPPT相當(dāng)簡(jiǎn)單，但當(dāng)有不匹配或是部份被遮蔽的情況下，對(duì)于整體數(shù)組的MPPT 則更為復(fù)雜。在此情況中，因?yàn)椴黄ヅ涞臄?shù)組的多峰功率對(duì)電壓特征的相對(duì)最佳條件，MPPT 技術(shù)不能提供精確的結(jié)果。因此，該數(shù)組面板中僅有一些能理想地操作。因?yàn)閷?duì)于包含數(shù) 排面板的數(shù)組而言，最無(wú)效率的面板會(huì)決定整體面板的電流及效率，如此則造成產(chǎn)生功率 的劇烈下降。因此，某些光伏打系統(tǒng)對(duì)數(shù)組中的各面板提供一 DC-DC轉(zhuǎn)換器。各該DC-DC轉(zhuǎn)換 器執(zhí)行MPPT以搜尋其的對(duì)應(yīng)面板的最大功率點(diǎn)。然而，目前提出的使用分布式MPPT處理 的系統(tǒng)一般不打算在DC-AC轉(zhuǎn)換級(jí)一起使用集中式MPPT控制與分布式MPPT控制。反之， 使用分布式MPPT或是集中式MPPT其中任一者。如此，各個(gè)面板中的嵌設(shè)于DC-AC級(jí)中的 MPPT控制器及DC-DC轉(zhuǎn)換器中的MPPT控制器的設(shè)計(jì)仍為使用兩種MPPT控制類型的系統(tǒng)的 問(wèn)題。若DC-DC轉(zhuǎn)換器缺少容許不同類型的MPPT控制連同工作的明確特征，則該等 DC-DC轉(zhuǎn)換器僅適合用于不具集中式MPPT控制的操作。特別是，分布式MPPT控制與集中式 MPPT控制之間的作用可能會(huì)造成系統(tǒng)震蕩，且會(huì)造成面板操作于遠(yuǎn)離其最大功率點(diǎn)。且，若 在兩種不同的MPPT控制器之間未同步，則DC-DC轉(zhuǎn)換器可能會(huì)在DC-AC級(jí)開(kāi)始操作之前就 開(kāi)始操作。在此種情況中，DC-AC級(jí)不能分散或是轉(zhuǎn)換由DC-DC轉(zhuǎn)換器所提供的功率，使線 電壓無(wú)限量增加，且有可能對(duì)系統(tǒng)的某些構(gòu)件造成損害。更進(jìn)一步，若在MPPT控制器之間 不會(huì)通訊，則會(huì)造成孤立現(xiàn)象，如此會(huì)造成DC-AC級(jí)停止擷取功率，而DC-DC轉(zhuǎn)換器持續(xù)產(chǎn) 生功率。如此會(huì)造成DC-AC級(jí)的輸入電壓不受控制地成長(zhǎng)。


為了對(duì)揭示內(nèi)容及其特征有更完整的了解，參照以下伴隨附圖的說(shuō)明，在附圖 中
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圖IA為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示一能量產(chǎn)生系統(tǒng)，其可將局部最大功率點(diǎn) 追蹤(MPPT)整合入集中式MPPT ；圖IB為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示可為集中控制的能量產(chǎn)生系統(tǒng)；圖2為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示圖IA或圖IB的局部轉(zhuǎn)換器；圖3為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示圖2的局部轉(zhuǎn)換器的細(xì)部；圖4A為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示用以在圖2的局部轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)MPPT的 方法；圖4B為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示用以在圖2的局部轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)MPPT的 方法；圖5為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示一能量產(chǎn)生系統(tǒng)，其包含一中央數(shù)組控制 器，其能為該能量產(chǎn)生系統(tǒng)在集中式MPPT及分布式MPPT的間作選擇；圖6為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示部份被遮蔽的情況下的圖5的數(shù)組；圖7A-C為顯示對(duì)應(yīng)于圖6的三個(gè)光伏打面板的電壓對(duì)功率特性；圖8為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示為圖5的能量產(chǎn)生系統(tǒng)在集中式MPPT及分 布式MPPT之間作選擇的方法；圖9為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示啟動(dòng)及關(guān)閉能量產(chǎn)生系統(tǒng)中的局部轉(zhuǎn)換器 的局部控制器的系統(tǒng)；圖10為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示裝置電壓隨著時(shí)間改變的范例；圖11為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示圖9的啟動(dòng)器；及圖12為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示用以啟動(dòng)或是關(guān)閉圖9的局部轉(zhuǎn)換器的方法。
具體實(shí)施例方式在此份專利文件中，以下所述的圖1到12及用于描述本發(fā)明的原理的各種實(shí)施例 僅用于說(shuō)明而不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。熟知本技藝者當(dāng)可知，本發(fā)明的原理能應(yīng)用 于任何類型的合適配置的裝置或是系統(tǒng)。圖IA為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示一能量產(chǎn)生系統(tǒng)10，其將局部最大功率點(diǎn) 追蹤(MPPT)整合入集中式MPPT。能量產(chǎn)生系統(tǒng)10包含多數(shù)個(gè)能量產(chǎn)生裝置(E⑶)12，各 耦接至對(duì)應(yīng)的局部轉(zhuǎn)換器14，E⑶12及對(duì)應(yīng)的局部轉(zhuǎn)換器14合并形成能量產(chǎn)生數(shù)組16。 所述的光伏打系統(tǒng)10亦包含耦接至局部轉(zhuǎn)換器14的DC-AC轉(zhuǎn)換器22，且其可用以從局部 轉(zhuǎn)換器14接收電流及電壓。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，如揭示內(nèi)容所述，能量產(chǎn)生系統(tǒng)10可包含光伏打系統(tǒng)， 且能量產(chǎn)生裝置12可包含光伏打(PV)面板。然而，應(yīng)了解者為，能量產(chǎn)生系統(tǒng)10可包含 合適種類的任何其它能量產(chǎn)生系統(tǒng)，例如風(fēng)力渦輪系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)等。對(duì)于此等實(shí)施例 而言，能量產(chǎn)生裝置12可包含風(fēng)力渦輪、燃料電池等。且，能量產(chǎn)生系統(tǒng)10可為接地系統(tǒng) 或是浮動(dòng)系統(tǒng)。數(shù)組16中的PV面板12系設(shè)置于串M上，對(duì)于所述的實(shí)施例而言，數(shù)組16包含 兩個(gè)串對(duì)，各串M包含三個(gè)面板12。然而，應(yīng)了解者為，數(shù)組16可包含任意合適數(shù)目的串 對(duì)，且各串M可包含任意合適數(shù)目的面板12。且對(duì)于所述的實(shí)施例而言，各串M中的面板12設(shè)置為串聯(lián)連接。因此，各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器14的輸出電壓仍然相近于其輸入電壓，而供給 高電壓至DC-AC轉(zhuǎn)換器22的輸入埠，對(duì)于某些實(shí)施例而言，其可操作在輸入電壓為150V到 500V之間。因此，不需要以變壓器為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)換器(例如在并聯(lián)構(gòu)造串中所使用者)，產(chǎn)生 實(shí)現(xiàn)高效率及低成本的局部轉(zhuǎn)換器14的能力。各個(gè)PV面板12能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器14系耦接至對(duì)應(yīng)的面 板12，且能重新塑造面板12造成的電壓對(duì)電流的輸入關(guān)系，使數(shù)組16的面板12產(chǎn)生的電 能可為負(fù)載(未顯示于圖IA中)所利用。DC-AC轉(zhuǎn)換器22系耦接至數(shù)組16，且能將局部 轉(zhuǎn)換器14產(chǎn)生的負(fù)載直流(DC)轉(zhuǎn)換為交流(AC)，負(fù)載可耦接至DC-AC轉(zhuǎn)換器22。DC-AC 轉(zhuǎn)換器22包含中央MPPT控制區(qū)塊32，其能藉由校準(zhǔn)數(shù)組16的MPP提供集中式MPPT。MPPT自動(dòng)判定數(shù)組16或面板12應(yīng)操作的電壓或是電流，以對(duì)特定溫度及太陽(yáng)輻 射產(chǎn)生最大功率輸出。盡管當(dāng)數(shù)組在理想條件(亦即，對(duì)于數(shù)組中的各個(gè)面板有相同的輻 射、溫度及電性特征)時(shí)，對(duì)于整體數(shù)組而言，實(shí)施集中式MPPT相當(dāng)簡(jiǎn)單，但當(dāng)有不匹配或 是部份被遮蔽的情況下，對(duì)于整體數(shù)組的MPPT則更為復(fù)雜。在此情況中，因?yàn)椴黄ヅ涞臄?shù) 組16的多峰功率對(duì)電壓特征的相對(duì)最佳條件，MPPT技術(shù)不能提供精確的結(jié)果。因此，該數(shù) 組16的面板12中僅有一些能理想地操作，造成功率產(chǎn)生劇烈下降。因此，為了要解決此問(wèn) 題，各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器14能對(duì)其對(duì)應(yīng)的面板12提供局部MPPT。以此方式，無(wú)論是在理想的 或是不匹配或是被遮蔽的條件下，各個(gè)面板12皆能操作于自有的最大功率點(diǎn)(MPP)。對(duì)于 其中能量產(chǎn)生裝置12包含風(fēng)力渦輪的實(shí)施例而言，MPPT可用于調(diào)整風(fēng)力渦輪的葉片間距。 亦應(yīng)了解者為，MPPT可用于最佳化包含其它種類的能量產(chǎn)生裝置12的系統(tǒng)10。能量產(chǎn)生系統(tǒng)10對(duì)整體系統(tǒng)10設(shè)置受中央MPPT控制區(qū)塊32控制的系統(tǒng)控制回 路，且對(duì)各個(gè)面板12設(shè)置由對(duì)應(yīng)的局部轉(zhuǎn)換器14控制的局部控制回路。該等回路的操作 頻率至少分離一段預(yù)定距離，以避免系統(tǒng)震蕩，且避免面板12操作遠(yuǎn)離其的MPP。對(duì)于一實(shí) 施例而言，系統(tǒng)控制回路為閉回路系統(tǒng)，其包含數(shù)組16、中央MPPT控制區(qū)塊32、DC-AC轉(zhuǎn)換 器22。此外，各個(gè)局部控制回路為閉回路系統(tǒng)，其包含一面板12及對(duì)應(yīng)的局部轉(zhuǎn)換器14。對(duì)于某些實(shí)施例而言，各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器14設(shè)計(jì)成使轉(zhuǎn)換器14的局部控制回路的 穩(wěn)定時(shí)間較系統(tǒng)控制回路的時(shí)間常數(shù)為快。在一特定實(shí)施例中，各個(gè)局部控制回路的穩(wěn)定 時(shí)間至少比系統(tǒng)控制回路的時(shí)間常數(shù)快五倍。因此，在穩(wěn)定狀態(tài)，面板12組成的數(shù)組16可 作為DC-AC轉(zhuǎn)換器22的電源，其能量為各個(gè)面板12的最大可用能量的總和。同時(shí)，中央 MPPT控制區(qū)塊32可實(shí)施正規(guī)的最佳化算法，最后，中央MPPT控制區(qū)塊32可將串電壓設(shè)定 為最大化局部轉(zhuǎn)換器14的效能的值。以此方式，可避免由系統(tǒng)控制回路及局部控制回路之間的動(dòng)態(tài)反應(yīng)造成的系統(tǒng)震 蕩。此外，面板12—般可在其MPP操作。又，可在系統(tǒng)及局部回路之間使的同步，以避免無(wú) 限制增加的串電壓可能會(huì)造成的損害。最后，可避免孤立DC-AC轉(zhuǎn)換器22，其會(huì)使DC-AC轉(zhuǎn) 換器22停止吸收能量，并造成無(wú)法控制的輸入電壓成長(zhǎng)。圖IB為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示能夠?yàn)榧惺娇刂频哪芰慨a(chǎn)生系統(tǒng)100。 能量產(chǎn)生系統(tǒng)100包含多數(shù)個(gè)能量產(chǎn)生裝置(EOT) 102，其各耦接至對(duì)應(yīng)的局部轉(zhuǎn)換器104， 能量產(chǎn)生裝置102及局部轉(zhuǎn)換器104 —起形成能量產(chǎn)生數(shù)組106。對(duì)于一特定實(shí)施例而言， 如揭示內(nèi)容所述，能量產(chǎn)生系統(tǒng)100可包含光伏打系統(tǒng)，且能量產(chǎn)生裝置102包含光伏打 (PV)面板。然而，應(yīng)了解者為，能量產(chǎn)生系統(tǒng)100可包含任何其它合適種類的能量產(chǎn)生系統(tǒng)，例如風(fēng)力渦輪系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)等。對(duì)于該等實(shí)施例而言，能量產(chǎn)生裝置102可包含 風(fēng)力渦輪、燃料電池等。且，能量產(chǎn)生系統(tǒng)100可為接地系統(tǒng)或是浮動(dòng)系統(tǒng)。所述的光伏打系統(tǒng)100包含中央數(shù)組控制器110，且亦包含DC-AC轉(zhuǎn)換器112，或 用于系統(tǒng)100系操作為并聯(lián)型系統(tǒng)的情況中的其它合適的負(fù)載。然而，應(yīng)了解者為，系統(tǒng) 100可藉由耦接數(shù)組106至電池充電器或是其它合適的能量?jī)?chǔ)存裝置而非DC-AC轉(zhuǎn)換器 112，而操作為獨(dú)立型系統(tǒng)。數(shù)組106中的PV面板102系排列于串114中。對(duì)于所述實(shí)施例而言，數(shù)組106包 含兩個(gè)串114，各個(gè)串114包含三個(gè)面板102。然而，應(yīng)了解者為，數(shù)組106可包含任何合適 數(shù)目的串114，且各個(gè)串114可包含任何合適數(shù)目的面板102。亦對(duì)于所述的實(shí)施例而言， 各個(gè)串114中的面板102為串聯(lián)連接。因此，供給高電壓至DC-AC轉(zhuǎn)換器112的輸入埠時(shí)， 各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器104的輸出電壓仍接近其輸入電壓。且對(duì)于某些實(shí)施例而言，DC-AC轉(zhuǎn)換 器112操作的輸入電壓為介于150V到500V之間。因此，不需要用于并聯(lián)構(gòu)造的串中的以 變壓器于基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)換器，如此則造成實(shí)現(xiàn)高效能及低成本的局部轉(zhuǎn)換器104的能力。各個(gè)PV面板102能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器104系耦接至對(duì)應(yīng) 的面板102，且能重新塑造面板102供應(yīng)的輸入電壓對(duì)電流的輸入關(guān)系，使數(shù)組106的面板 102產(chǎn)生的電能可為負(fù)載(未顯示于圖IB中)所利用。DC-AC轉(zhuǎn)換器112系耦接至數(shù)組 106，且能將局部轉(zhuǎn)換器104產(chǎn)生的負(fù)載直流(DC)轉(zhuǎn)換為交流(AC)，負(fù)載可耦接至DC-AC轉(zhuǎn) 換器112。最大能量點(diǎn)追蹤(MPPT)自動(dòng)判定面板102應(yīng)操作的電壓或是電流，以對(duì)特定溫度 及太陽(yáng)輻射產(chǎn)生最大功率輸出。盡管當(dāng)數(shù)組106在理想條件(亦即，對(duì)于數(shù)組106中的各 個(gè)面板102有相同的輻射、溫度及電性特征)時(shí)，對(duì)于整體數(shù)組106而言，實(shí)施集中式MPPT 相當(dāng)簡(jiǎn)單。然而，當(dāng)例如有不匹配或是部份被遮蔽的情況下，對(duì)于整體數(shù)組106的MPPT則更 為復(fù)雜。在此情況中，因?yàn)椴黄ヅ涞臄?shù)組106的多峰功率對(duì)電壓特性的相對(duì)最佳條件，MPPT 技術(shù)不能提供精確的結(jié)果。因此，該數(shù)組106中僅有一些面板102能理想地操作，使得產(chǎn)生 能量急遽下降。因此，為了解決此問(wèn)題，各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器104可對(duì)其對(duì)應(yīng)的面板102提供局 部MPPT。在此方式中，不論在理想的或是不匹配或是被遮蔽的情況下，各個(gè)面板102皆可 操作在其自有的最大能量點(diǎn)(MPP)。對(duì)于其中能量產(chǎn)生裝置102包含風(fēng)力渦輪的實(shí)施例而 言，MPPT可用于調(diào)整風(fēng)力渦輪的葉片間距。亦應(yīng)了解者為，MPPT可用于最佳化包含其它種 類的能量產(chǎn)生裝置102的系統(tǒng)100。中央數(shù)組控制器110耦接至數(shù)組106，且能夠透過(guò)有線連接(例如串聯(lián)或是并聯(lián)總 線)或是無(wú)線連接與數(shù)組106通訊。中央數(shù)組控制器110可包含診斷模塊120及/或控制 模塊125。診斷模塊120能監(jiān)控光伏打系統(tǒng)100，而控制模塊125能控制光伏打系統(tǒng)100。診斷模塊120能從數(shù)組106中的各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器104接收用于局部轉(zhuǎn)換器104的 局部轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)及用于局部轉(zhuǎn)換器104對(duì)應(yīng)的面板102的裝置數(shù)據(jù)。此處所使用的「裝置 數(shù)據(jù)」表示面板102的輸出電壓、輸出電流、溫度、輻射、輸出功率等。相似地，「局部轉(zhuǎn)換器 數(shù)據(jù)」表示局部轉(zhuǎn)換器輸出電壓、局部轉(zhuǎn)換器輸出電流、局部轉(zhuǎn)換器輸出功率等。診斷模塊120亦能夠在系統(tǒng)100上產(chǎn)生報(bào)告，且提供報(bào)告予操作者。舉例而言，診 斷模塊120能夠顯示裝置數(shù)據(jù)及局部轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)其中一些或是全部予操作者查看。此外， 診斷模塊120能夠提供裝置數(shù)據(jù)及局部轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)其中一些或是全部予控制模塊125。診斷模塊120亦能夠以任何合適的方式分析數(shù)據(jù)，并提供分析結(jié)果予操作者及/或控制模塊 125。例如，診斷模塊120能夠根據(jù)任何合適的時(shí)限，例如每小時(shí)、每天、每星期、或是每個(gè) 月，判定各個(gè)面板102的統(tǒng)計(jì)資料。診斷模塊120亦能夠?qū)?shù)組106提供錯(cuò)誤監(jiān)控。根據(jù)自局部轉(zhuǎn)換器104所接收的 數(shù)據(jù)，診斷模塊120可辨識(shí)一個(gè)或更多個(gè)具有瑕疵的面板102，例如失敗的面板102、失效的 面板102、被遮蔽的面板102、臟污的面板102等。當(dāng)應(yīng)更換、修復(fù)、或是清潔具有瑕疵的面 板102時(shí)，診斷模塊120亦可通知操作者?？刂颇K125能夠藉由傳送控制信號(hào)至一個(gè)或更多個(gè)局部轉(zhuǎn)換器104而實(shí)際地控 制數(shù)組106。例如，控制模塊125可傳送繞行控制信號(hào)至對(duì)應(yīng)的面板102失效的特定局部 轉(zhuǎn)換器104。繞行控制信號(hào)促使局部轉(zhuǎn)換器104繞過(guò)面板102，有效地自數(shù)組106移去面板 102而不會(huì)影響在相同串114中的其它面板102(如同被繞過(guò)的面板102)的操作。此外，控制模塊125能夠傳送控制信號(hào)至一個(gè)或更多個(gè)局部轉(zhuǎn)換器104，其引導(dǎo)局 部轉(zhuǎn)換器調(diào)整其的輸出電壓或是電流。對(duì)于某些實(shí)施例而言，局部轉(zhuǎn)換器104的MPPT功能 可移至中央數(shù)組控制器110。對(duì)于該等實(shí)施例而言，控制模塊125亦可校準(zhǔn)各個(gè)面板102的 MPP，及根據(jù)校準(zhǔn)而傳送轉(zhuǎn)換比例命令至各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器104，以使各個(gè)面板102操作于其 自有的MPP，如控制模塊125所判定者?？刂颇K125亦可自操作者接收指令并啟動(dòng)指令。例如，操作者可引導(dǎo)控制模塊 125系統(tǒng)100為并聯(lián)型或是獨(dú)立型，且控制模塊125可藉由將系統(tǒng)100設(shè)為并聯(lián)或是獨(dú)立該 系統(tǒng)100而響應(yīng)操作者。因此，藉由利用中央數(shù)組控制器110，光伏打系統(tǒng)100以面板為基礎(chǔ)可提供更佳的 利用。且，系統(tǒng)100藉由可混合不同來(lái)源，而增加彈性。中央數(shù)組控制器110亦對(duì)整個(gè)系統(tǒng) 100提供較佳的保護(hù)及數(shù)據(jù)收集。圖2為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示局部轉(zhuǎn)換器204。局部轉(zhuǎn)換器204可表示 圖IA中的局部轉(zhuǎn)換器104其中的一個(gè)，或是表示圖IB中的局部轉(zhuǎn)換器104其中的一個(gè)，然 而，應(yīng)了解者為，局部轉(zhuǎn)換器204能在不脫離揭示內(nèi)容的范圍中，以任何合適的方式設(shè)于能 量產(chǎn)生系統(tǒng)中。此外，盡管所示者為耦接至稱為PV面板的能量產(chǎn)生裝置202，應(yīng)了解者為， 局部轉(zhuǎn)換器204可耦接至PV面板的單一電池或是光伏打數(shù)組的面板子組合，或是耦接至另 一能量產(chǎn)生裝置202，例如風(fēng)力渦輪、燃料電池等。局部轉(zhuǎn)換器204包含功率級(jí)206及局部控制器208，其更包含MPPT模塊210及選 用的通訊接口 212。功率級(jí)206可包含DC-DC轉(zhuǎn)換器，其能從PV面板202接收面板電壓及 電流做為輸入，并重新塑造輸入的電壓對(duì)電流關(guān)系，以產(chǎn)生輸出電壓及電流。局部控制器208的通訊接口 212能提供局部轉(zhuǎn)換器204及中央數(shù)組控制器(例如 圖IB中的中央數(shù)組控制器110)之間的通訊信道。然而，對(duì)于局部轉(zhuǎn)換器204不與中央數(shù) 組控制器通訊的實(shí)施例而言，可以省略通訊接口 212。MPPT模塊210能從面板202接收面板電壓及電流作為輸入，且若所使用的算法有 需要，可從功率級(jí)206接收輸出電壓及電流。根據(jù)該等輸入，MPPT模塊210能提供信號(hào)，以 控制功率級(jí)206。在此方式中，局部控制器208的MPPT模塊210能對(duì)于PV面板202提供 MPPT0藉由提供ΜΡΡΤ,ΜΡΡΤ模塊210將對(duì)應(yīng)的面板202保持于實(shí)質(zhì)上固定的操作點(diǎn)(亦
8即，對(duì)應(yīng)于面板202的最大功率點(diǎn)的固定電壓Vpan及電流IpJ。因此，對(duì)于給定的固定太陽(yáng) 輻射而言，在穩(wěn)定狀態(tài)中，若局部轉(zhuǎn)換器204對(duì)應(yīng)于面板202的相對(duì)或是絕對(duì)最大功率點(diǎn)， 則局部轉(zhuǎn)換器204的輸入功率是固定的(亦即，Ppan = Vpan-Ipan)。此外，局部轉(zhuǎn)換器204具 有相對(duì)高的效能，因此，輸出功率幾乎等于輸入功率(亦即，P。ut N PpJ。圖3為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示局部轉(zhuǎn)換器204的細(xì)部。對(duì)于此實(shí)施例而 言，功率級(jí)206實(shí)現(xiàn)為單一電感、四開(kāi)關(guān)同步升降切換調(diào)節(jié)器，且MPPT模塊210包含功率級(jí) 調(diào)節(jié)器302、MPPT控制區(qū)塊304、及兩個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 306及308。ADC 306能夠縮放及量子化模擬面板電壓Vpan及模擬面板電流Ipan，以分別產(chǎn)生數(shù) 字面板電壓及數(shù)字面板電流。應(yīng)了解者為，盡管所述為面板電壓及面板電流，對(duì)于任何合適 的能量產(chǎn)生裝置202(例如風(fēng)力渦輪、燃料電池等)而言，Vpan可稱為輸出裝置電壓且Ipan可 稱為輸出裝置電流。耦接至MPPT控制區(qū)塊304及通訊接口 212的ADC 306亦能夠提供數(shù) 字面板電壓及電流至MPPT控制區(qū)塊304及通訊接口 212。相似地，ADC 308能夠縮放及量 子化模擬輸出電壓及模擬輸出電流，以分別產(chǎn)生數(shù)字輸出電壓及數(shù)字輸出電流。亦耦接至 MPPT控制區(qū)塊304及通訊接口 212的ADC 308能提供數(shù)字輸出電壓及電流信號(hào)至MPPT控 制區(qū)塊304及通訊接口 212。通訊接口 212能提供ADC 306所產(chǎn)生的數(shù)字面板電壓及電流 信號(hào)及ADC 308所產(chǎn)生的數(shù)字輸出電壓及電流信號(hào)至中央數(shù)組控制器。耦接至功率級(jí)調(diào)節(jié)器302的MPPT控制區(qū)塊304能自ADC 306接收數(shù)字面板電壓 及電流，及自ADC 308接收數(shù)字輸出電壓及電流。根據(jù)該等數(shù)字信號(hào)其中至少一些。MPPT 控制區(qū)塊304能產(chǎn)生用于功率級(jí)調(diào)節(jié)器302的轉(zhuǎn)換比例命令。轉(zhuǎn)換比例命令包含用于功率 級(jí)調(diào)節(jié)器302的轉(zhuǎn)換比例，以在操作功率級(jí)206時(shí)使用。對(duì)于MPPT控制區(qū)塊304能根據(jù)數(shù) 字面板電壓及電流(而非根據(jù)數(shù)字輸出電壓及電流)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)換命令的實(shí)施例而言，ADC 308僅提供數(shù)字輸出電壓及電流至通訊接口 212，而不會(huì)至MPPT控制區(qū)塊304。對(duì)于某些實(shí)施例而言，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302包含升降模式控制邏輯及數(shù)字脈沖寬度 調(diào)節(jié)器。此功率級(jí)調(diào)節(jié)器302能藉由根據(jù)MPPT控制區(qū)塊304所提供的轉(zhuǎn)換比例產(chǎn)生脈沖 寬度調(diào)變(PWM)信號(hào)，而在不同模式中操作功率級(jí)206，MPPT控制區(qū)塊304可校準(zhǔn)用于功率 級(jí)206的PWM信號(hào)的轉(zhuǎn)換比例。功率級(jí)調(diào)節(jié)器302耦接至功率級(jí)206，且能藉由使用工作周期及一模式來(lái)操作功 率級(jí)206，而根據(jù)MPPT控制區(qū)塊304所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換比例操作功率級(jí)206，工作周期及一模式 系根據(jù)轉(zhuǎn)換比例而判定。對(duì)于功率級(jí)206實(shí)現(xiàn)為升降轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例而言，功率級(jí)206的 可能模式包含降級(jí)模式、升級(jí)模式、升降模式、旁通模式及停止模式。對(duì)于此實(shí)施例而言，當(dāng)轉(zhuǎn)換比例CR落在升降范圍內(nèi)時(shí)，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302能在升 降模式中操作功率級(jí)206 ；當(dāng)轉(zhuǎn)換比例CR小于升降范圍時(shí)，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302能在降級(jí)模 式中操作功率級(jí)206 ；當(dāng)轉(zhuǎn)換比例CR大于升降范圍時(shí)，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302能在升級(jí)模式中 操作功率級(jí)206。升降范圍包含實(shí)質(zhì)上等于1的值。例如，對(duì)于一特定實(shí)施例而言，升降范 圍包含0. 95到1. 05。當(dāng)功率級(jí)206為降級(jí)模式時(shí)，若CR小于最大降級(jí)轉(zhuǎn)換比例CRbuek,_， 功率級(jí)調(diào)節(jié)器302能以降級(jí)構(gòu)造操作整個(gè)功率級(jí)206。相似地，若CR大于最小升級(jí)轉(zhuǎn)換比 例CRb。。st,min，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302能以升級(jí)構(gòu)造操作整個(gè)功率級(jí)206。最后，當(dāng)轉(zhuǎn)換比例大于CRbudt,_且小于CRb。。st,min時(shí)，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302能交替地在 降級(jí)構(gòu)成及升級(jí)構(gòu)成中操作功率級(jí)206。在此情況中，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302可實(shí)施分時(shí)多任務(wù)，以在降級(jí)構(gòu)成及升級(jí)構(gòu)成之間交替。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)換比例更接近CRbudt, _時(shí)，功率級(jí)調(diào)節(jié) 器302在降級(jí)構(gòu)成中操作功率級(jí)206較在升級(jí)構(gòu)成中操作功率級(jí)206為頻繁。相似地，當(dāng) 轉(zhuǎn)換比例更接近CRb。。st,min時(shí)，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302在升級(jí)構(gòu)成中操作功率級(jí)206較在降級(jí)構(gòu) 成中操作功率級(jí)206為頻繁。當(dāng)轉(zhuǎn)換比例靠近CRbudt, _及CRb。。st, min之間的中間點(diǎn)時(shí)，功率 級(jí)調(diào)節(jié)器302在降級(jí)構(gòu)成中操作功率級(jí)206與在升級(jí)構(gòu)成中操作功率級(jí)206的頻率不相上 下。例如，當(dāng)功率級(jí)206為在升降模式中時(shí)，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302可平均地在降級(jí)構(gòu)成及升級(jí) 構(gòu)成中交替操作功率級(jí)206。對(duì)于所述實(shí)施例而言，功率級(jí)206包含四個(gè)開(kāi)關(guān)310a_d，及電感L及電容C。對(duì) 于某些實(shí)施例而言，開(kāi)關(guān)310可包含N-通道功率M0SFET。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，該等晶 體管可包含硅上的氮化鎵裝置。然而，應(yīng)了解者為，在不脫離揭示內(nèi)容范圍之內(nèi)，開(kāi)關(guān)310 可為其它適合的方式實(shí)現(xiàn)。此外，功率級(jí)206可包含一個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(未顯示于圖3 中)，以驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)310(例如晶體管的閘極)。例如，對(duì)于一特定實(shí)施例而言，第一驅(qū)動(dòng)器可 耦接至功率級(jí)調(diào)節(jié)器302及晶體管310a及310b之間，以驅(qū)動(dòng)晶體管310a及310b的閘極， 第二驅(qū)動(dòng)器可耦接至功率級(jí)調(diào)節(jié)器302及晶體管310c及310d之間，以驅(qū)動(dòng)晶體管310c及 310d的閘極。對(duì)此實(shí)施例而言，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302所產(chǎn)生的PWM信號(hào)供應(yīng)至驅(qū)動(dòng)器，根據(jù)該 等PWM信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)其個(gè)別的晶體管310的閘極。對(duì)于所述的實(shí)施例而言，在操作功率級(jí)206中，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302能產(chǎn)生數(shù)字脈 沖，以控制功率級(jí)206的開(kāi)關(guān)310。對(duì)于下述實(shí)施例而言，開(kāi)關(guān)包含晶體管。對(duì)于降級(jí)構(gòu)成 而言，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302關(guān)閉晶體管310c并開(kāi)啟晶體管310d。然后，脈沖交替地開(kāi)啟及關(guān) 閉晶體管310a及晶體管310b，使功率級(jí)206操作為降級(jí)調(diào)節(jié)器。對(duì)此實(shí)施例而言，晶體管 310a的工作周期等于工作周期D，其系包含于MPPT控制區(qū)塊304所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換比例命令 中。對(duì)于升級(jí)模式而言，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302開(kāi)啟晶體管310a及關(guān)閉晶體管310b。脈沖交替 地開(kāi)啟及關(guān)閉晶體管310c及晶體管310d，以使功率級(jí)206操作為升級(jí)調(diào)節(jié)器。對(duì)此實(shí)施例 而言，晶體管310c的工作周期等于1-D。對(duì)于升降模式而言，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302在降級(jí)及升級(jí)構(gòu)成之間實(shí)施分時(shí)多任務(wù)， 如上述。功率級(jí)調(diào)節(jié)器302產(chǎn)生用于晶體管310a及310b的降級(jí)開(kāi)關(guān)對(duì)的控制信號(hào)，及用于 晶體管310c及310d的升級(jí)開(kāi)關(guān)對(duì)的控制信號(hào)。晶體管310a的工作周期固定于對(duì)應(yīng)CRbuek, _的工作周期，晶體管310c的工作周期固定于對(duì)應(yīng)CRb。。st,min的工作周期。經(jīng)過(guò)一段指定 時(shí)間期間的降級(jí)構(gòu)成及升級(jí)構(gòu)成操作之間的比例為與D呈線性比例。當(dāng)輸出電壓接近面板電壓時(shí)，功率級(jí)206系操作于升降模式中。在此情況中，對(duì) 于所述實(shí)施例而言，電感電流漣波及電壓切換造成的應(yīng)力遠(yuǎn)小于SEPIC及習(xí)知的升降轉(zhuǎn)換 器。且，相較于習(xí)知的升降轉(zhuǎn)換器，所述的功率級(jí)206可達(dá)到更高的效能。對(duì)于某些實(shí)施例而言，如以下將與圖4A —同詳細(xì)敘述者，MPPT控制區(qū)塊304能操 作在以下四個(gè)模式其中的一個(gè)休眠模式、追蹤模式、保持模式、及旁通模式。當(dāng)面板電壓少 于預(yù)定的初級(jí)臨限電壓時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304可操作在休眠模式中。在休眠模式中，MPPT 控制區(qū)塊304使晶體管310a-d關(guān)閉。例如，對(duì)于某些實(shí)施例而言，當(dāng)MPPT控制區(qū)塊為休 眠模式時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304能產(chǎn)生轉(zhuǎn)換比例命令，其促使功率級(jí)調(diào)節(jié)器302關(guān)閉晶體管 310a-d。因此，功率級(jí)206系在停止模式，且面板202被繞過(guò)，如此則能有效地避免移除使 用面板202的光伏打系統(tǒng)中的面板202。
當(dāng)面板電壓升高到高于初級(jí)臨限電壓時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304操作于追蹤模式。在 此模式中，MPPT控制區(qū)塊304對(duì)面板202實(shí)施最大功率點(diǎn)追蹤，以判定功率級(jí)調(diào)節(jié)器302的 最佳轉(zhuǎn)換比例。且在此模式中，功率級(jí)調(diào)節(jié)器302會(huì)取決于目前產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換比例命令，而將 功率級(jí)206置于降級(jí)模式、升級(jí)模式、或是升降模式中。此外，對(duì)于某些實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304亦可包含停止緩存器，其可藉由系 統(tǒng)的操作者或是任何合適的控制程序(例如設(shè)于中央數(shù)組控制器中的控制程序)修改，以 強(qiáng)制MPPT控制區(qū)塊304保持功率級(jí)206為停止模式。對(duì)于此實(shí)施例而言，除非(i)面板電 壓超出初級(jí)臨限電壓，及(ii)停止緩存器表示MPPT控制區(qū)塊304會(huì)將功率級(jí)206移出停 止模式，否則MPPT控制區(qū)塊304不會(huì)開(kāi)始操作于追蹤模式中。當(dāng)MPPT控制區(qū)塊304找出最佳轉(zhuǎn)換比例時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304可操作于保持模 式一段預(yù)定期間的時(shí)間。在此模式中，MPPT控制區(qū)塊304可繼續(xù)提供在追蹤模式中被判定 為最佳轉(zhuǎn)換比例的相同的轉(zhuǎn)換比例予功率級(jí)調(diào)節(jié)器302。且在此模式中，如在追蹤模式中， 功率級(jí)206系取決于轉(zhuǎn)換比例命令所提供的最佳轉(zhuǎn)換比例，而處于降級(jí)模式、升級(jí)模式、或 是升降模式中。在經(jīng)過(guò)預(yù)定期間的時(shí)間之后，MPPT控制區(qū)塊304可恢復(fù)為追蹤模式，以確 保最佳的轉(zhuǎn)換比例不會(huì)改變，或是若面板102的條件改變，可找出新的最佳轉(zhuǎn)換比例。如連同圖5-8的以下更詳盡的說(shuō)明，當(dāng)光伏打數(shù)組中的各個(gè)面板(例如面板202) 被均勻照亮，且面板202之間沒(méi)有不匹配時(shí)，中央數(shù)組控制器可設(shè)置MPPT控制區(qū)塊304與 功率級(jí)206為旁通模式。在旁通模式中，對(duì)于某些實(shí)施例而言，晶體管310a及310d為開(kāi) 啟，晶體管310b及310c為關(guān)閉，以使面板電壓等于輸出電壓。對(duì)于其它實(shí)施例而言，功率 級(jí)206可包含選用的開(kāi)關(guān)312，功率級(jí)206可將輸入埠耦接至輸出端口，以使輸出電壓等于 面板電壓。在此方式中，當(dāng)不需要局部MPPT時(shí)，實(shí)質(zhì)上可自系統(tǒng)移除局部轉(zhuǎn)換器204，藉此 藉由減少有關(guān)局部轉(zhuǎn)換器204的損失，而最大化效能，并增加壽命。因此，如上述，MPPT控制區(qū)塊304能操作于休眠模式中，且將功率級(jí)206置于繞過(guò) 面板202的停止模式。MPPT控制區(qū)塊304亦能操作于追蹤模式或是保持模式。不論在何 種模式中，MPPT控制區(qū)塊304能將功率級(jí)206置于降級(jí)模式、升級(jí)模式、及升降模式其中的 一個(gè)模式中。最后，MPPT控制區(qū)塊304能操作于旁通模式中，且將功率級(jí)206置于旁通模 式中，在旁通模式中，會(huì)繞過(guò)局部轉(zhuǎn)換器204，容許面板202直接耦接至數(shù)組中的其它面板 202。藉由以此種方式操作局部轉(zhuǎn)換器204，包含面板202的面板串的串電流與個(gè)別的 面板電流無(wú)關(guān)。反之，系藉由串電壓及總串功率來(lái)設(shè)定串電流。此外，沒(méi)有被遮蔽的面板 202可繼續(xù)操作于最高功率點(diǎn)，不用考慮串中的其它面板的部份被遮蔽的條件。對(duì)于一替換性實(shí)施例而言，當(dāng)MPPT控制區(qū)塊304找出最佳轉(zhuǎn)換比例時(shí)，當(dāng)最佳轉(zhuǎn) 換比例對(duì)應(yīng)于功率級(jí)206的升降模式時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304可不操作于保持模式而是操作 于旁通模式中。在升降模式中，輸出電壓接近面板電壓。因此，面板202可藉由繞過(guò)局部轉(zhuǎn) 換器204而操作于接近其最大功率點(diǎn)，如此則增加效能。如前述的實(shí)施例，MPPT控制區(qū)塊 304定期地自旁通模式恢復(fù)為追蹤模式，以驗(yàn)證最佳轉(zhuǎn)換比例是否落于升降模式范圍之內(nèi)。對(duì)于某些實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304能逐漸調(diào)整用于功率級(jí)調(diào)節(jié)器302的轉(zhuǎn) 換比例，而非正常的階式變化，以避免加諸于功率級(jí)206的晶體管、電感、及電容的應(yīng)力。對(duì) 于某些實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304能實(shí)現(xiàn)不同的MPPT技術(shù)，以調(diào)整面板電壓或是傳導(dǎo)
11率，而非調(diào)整轉(zhuǎn)換比例。此外，MPPT控制區(qū)塊304可調(diào)整參考電壓，而非調(diào)整轉(zhuǎn)換比例，以 用于動(dòng)態(tài)的輸入電壓調(diào)節(jié)。此外，MPPT控制區(qū)塊304能致能功率級(jí)206的停止模式及其它模式之間的相對(duì)快 速及平滑的轉(zhuǎn)折。MPPT控制區(qū)塊304可包含非揮發(fā)性內(nèi)存，其能儲(chǔ)存前一最大功率點(diǎn)狀態(tài)， 例如轉(zhuǎn)換比例等。對(duì)于此實(shí)施例而言，當(dāng)MPPT控制區(qū)塊304轉(zhuǎn)換到休眠模式時(shí)，最大功率 點(diǎn)狀態(tài)系儲(chǔ)存于此非揮發(fā)性內(nèi)存中。當(dāng)MPPT控制區(qū)塊304其后回歸到追蹤模式時(shí)，所儲(chǔ)存 的最大功率點(diǎn)狀態(tài)可用作為初始的最大功率點(diǎn)狀態(tài)。在此方式中，對(duì)功率級(jí)206而言，停止 及其它模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間可明顯減少。對(duì)于某些實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304亦能對(duì)局部轉(zhuǎn)換器204提供過(guò)功率且/ 或過(guò)電壓保護(hù)。因?yàn)樾盘?hào)Vpan及Ipan經(jīng)由ADC 306向前饋入MPPT控制區(qū)塊304，MPPT控制 方塊304嘗試擷取最大功率。若功率級(jí)206輸出有開(kāi)路電路，則局部轉(zhuǎn)換器204的輸出電 壓達(dá)到最大值。因此，對(duì)于過(guò)功率保護(hù)而言，局部轉(zhuǎn)換器204的輸出電流可用作為開(kāi)啟及關(guān) 閉MPPT控制區(qū)塊304的信號(hào)。對(duì)此實(shí)施例而言，若輸出電流下降到太低，則可由MPPT控制 區(qū)塊304設(shè)定轉(zhuǎn)換比例，以使面板電壓幾乎等于輸出電壓。對(duì)于過(guò)電壓保護(hù)而言，MPPT控制區(qū)塊304可對(duì)轉(zhuǎn)換比例命令具有MPPT控制區(qū)塊 304不會(huì)超過(guò)的最大轉(zhuǎn)換比例。因此，若轉(zhuǎn)換比例持續(xù)高于最大轉(zhuǎn)換比例，則MPPT控制區(qū)塊 304將轉(zhuǎn)換比例限制于最大值。如此則能確保輸出電壓不會(huì)增加到超過(guò)對(duì)應(yīng)的最大值。最 大轉(zhuǎn)換比例的值可為固定性的或是適應(yīng)性的。舉例而言，可藉由感應(yīng)面板電壓及根據(jù)功率 級(jí)206的轉(zhuǎn)換比例來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換比例的次一程序化值的輸出電壓的估計(jì)值，而達(dá)成適 應(yīng)性的轉(zhuǎn)換比例限制。此外，對(duì)于所述的實(shí)施例而言，功率級(jí)206包含選用的單向開(kāi)關(guān)314。當(dāng)功率級(jí) 206為停止模式時(shí)，包含選用的開(kāi)關(guān)314以容許面板202被繞過(guò)，藉此自數(shù)組移除面板202， 并容許其它面板202繼續(xù)操作。對(duì)于特定的實(shí)施例而言，單向開(kāi)關(guān)314可包含二極管。然 而，應(yīng)了解者為，在不脫離揭示內(nèi)容的范圍之內(nèi)，單向開(kāi)關(guān)314可包含任何其它合適類型的 單向開(kāi)關(guān)。圖4A為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示在局部轉(zhuǎn)換器204中實(shí)現(xiàn)MPPT的方法 400。方法400的實(shí)施例僅為說(shuō)明性。可在不脫離揭示內(nèi)容的范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)方法400的其 它實(shí)施例。方法400以MPPT控制區(qū)塊操作在休眠模式中作為開(kāi)始(步驟401)。例如，MPPT 控制區(qū)塊可產(chǎn)生轉(zhuǎn)換比例命令，以促使功率級(jí)調(diào)節(jié)器302關(guān)閉晶體管310a-d或是功率級(jí) 206，藉此將功率級(jí)206置于停止模式，且繞過(guò)面板202。當(dāng)在休眠模式中時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304監(jiān)控面板電壓Vpan，并比較面板電壓與初級(jí) 臨限電壓Vth (步驟402)。例如，ADC 306可將面板電壓自模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù) 字信號(hào)提供至MPPT控制區(qū)塊304，其儲(chǔ)存有初級(jí)臨限電壓，以與數(shù)字面板電壓作比較。只要面板電壓保持在初級(jí)臨限電壓之下(步驟402)，MPPT控制區(qū)塊304就持續(xù)操 作于休眠模式中。此外，如上述，當(dāng)停止緩存器表示功率級(jí)206保持為停止模式時(shí)，MPPT控 制區(qū)塊304保持于休眠模式中。然而，一但面板電壓超出初級(jí)臨限電壓(步驟402)，MPPT 控制區(qū)塊304產(chǎn)生用以操作功率級(jí)206的轉(zhuǎn)換比例命令，轉(zhuǎn)換比例命令包含初始的轉(zhuǎn)換比 例(步驟403)。例如，對(duì)于一實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304以轉(zhuǎn)換比例1作為開(kāi)始?；蛘撸琈PPT控制區(qū)塊304能儲(chǔ)存在前一追蹤模式所判定的最佳轉(zhuǎn)換比例。對(duì)于此實(shí)施例而言， MPPT控制區(qū)塊304可將轉(zhuǎn)換比例初始化為與先前判定的最佳轉(zhuǎn)換比例相同。且，MPPT控制 區(qū)塊304所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換比例命令供應(yīng)至功率級(jí)調(diào)節(jié)器302，其使用初始轉(zhuǎn)換比例操作功率 級(jí) 206。此時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304監(jiān)控面板電流Ipan及輸出電流I。ut，并比較面板電流及輸 出電流與臨限電流Ith(步驟404)。例如，ADC 306可將面板電流自模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)，并將數(shù)字面板電流供應(yīng)至MPPT控制區(qū)塊304，ADC 308可將輸出電流自模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)，且供應(yīng)數(shù)字輸出電流至MPPT控制區(qū)塊304，其儲(chǔ)存用以與數(shù)字面板電流及數(shù)字 輸出電流作比較的臨限電流。只要電流Ipan及I。ut其中至少一個(gè)仍維持低于臨限電流(步 驟404)，MPPT控制區(qū)塊304就會(huì)持續(xù)監(jiān)控電流位準(zhǔn)。然而，一但該等電流皆超出臨限電流 (步驟404)，則MPPT控制區(qū)塊304開(kāi)始操作于追蹤模式中，其包含初始化設(shè)定追蹤變量T 為1，且初始化一計(jì)數(shù)器(步驟406)。盡管未示于圖4A的方法400中，應(yīng)了解者為，在追蹤模式中時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304 可繼續(xù)監(jiān)控面板電壓，及比較面板電壓與少于初級(jí)臨限電壓的次級(jí)臨限電壓。若面板電壓 減少到低于次級(jí)臨限電壓，則MPPT控制區(qū)塊304恢復(fù)為休眠模式。藉由使用少于初級(jí)臨限 電壓的次級(jí)臨限電壓，MPPT控制區(qū)塊304對(duì)噪聲免疫，如此則能避免MPPT控制區(qū)塊304經(jīng) 常在休眠及追蹤模式之間作切換。在設(shè)定追蹤變量的值及初始化計(jì)數(shù)器之后，MPPT控制區(qū)塊304計(jì)算用于面板202 的初始功率(步驟408)。例如，ADC 306可提供數(shù)字面板電流及面板電壓信號(hào)(Ipan及Vpan) 至MPPT控制區(qū)塊304，其后，MPPT控制區(qū)塊304將此等信號(hào)相乘，以判定裝置(或是面板) 功率(Ipan · Vpan)的初始值。在計(jì)算初始功率之后，MPPT控制區(qū)塊304以第一方向修改轉(zhuǎn)換比例，并產(chǎn)生包含 修改過(guò)的轉(zhuǎn)換比例的轉(zhuǎn)換比例命令(步驟410)。例如，對(duì)于某些實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū) 塊304可增加轉(zhuǎn)換比例。對(duì)于其它實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304可減少轉(zhuǎn)換比例。在經(jīng) 過(guò)一段時(shí)間使系統(tǒng)穩(wěn)定之后，MPPT控制區(qū)塊304計(jì)算用于面板202的目前功率(步驟412)。 舉例而言，ADC 306可提供數(shù)字面板電流及面板電壓信號(hào)至MPPT控制區(qū)塊304，其后，MPPT 控制區(qū)塊304將此等信號(hào)相乘，以判定面板功率的目前值。然后，MPPT控制區(qū)塊304比較現(xiàn)在計(jì)算的功率與先前計(jì)算的功率，其為初始功率 (步驟414)。若目前功率大于先前功率(步驟414)，則MPPT控制區(qū)塊304以與先前修改的 相同方向修改轉(zhuǎn)換比例，并產(chǎn)生更新的轉(zhuǎn)換比例命令(步驟416)。對(duì)于某些實(shí)施例而言，以 等量增加將轉(zhuǎn)換比例修改得更高或是更低。對(duì)于其它實(shí)施例而言，轉(zhuǎn)換比例能以線性或是 非線性增量而修改得更高或是更低，以最佳化系統(tǒng)響應(yīng)。例如，對(duì)于某些系統(tǒng)而言，若轉(zhuǎn)換 比例與最佳值差距甚大，則隨著愈益靠近最佳值，較佳者為先使用較大的增量，然后再使用 較小的增量。MPPT控制區(qū)塊304亦判定追蹤變量T是否等于1，表示因?yàn)檗D(zhuǎn)換比例在先前計(jì)算 之前已經(jīng)改變過(guò)，轉(zhuǎn)換比例以與先前計(jì)算相同的方向改變(步驟418)。因此，當(dāng)T等于1時(shí)， 面板功率增加，其與轉(zhuǎn)換比例的先前改變是相同方向。在此情況中，在給系統(tǒng)一段時(shí)間使其 穩(wěn)定之后，MPPT控制區(qū)塊304再次計(jì)算面板202的目前功率(步驟412)，并比較目前功率 與先前功率(步驟414)。然而，若MPPT控制區(qū)塊304判定T不等于1，表示因?yàn)檗D(zhuǎn)換比例在先前計(jì)算之前已經(jīng)改變過(guò)，轉(zhuǎn)換比例以與先前計(jì)算相反的方向改變(步驟418)，則MPPT 控制區(qū)塊304設(shè)定T為1，并增加計(jì)數(shù)器(步驟420)。然后，MPPT控制區(qū)塊304判定計(jì)數(shù)器是否超出計(jì)數(shù)器臨限值Cth(步驟422)。若目 前計(jì)數(shù)器的值未超出計(jì)數(shù)器臨限值(步驟42 ，在給系統(tǒng)一段時(shí)間使其穩(wěn)定之后，MPPT控 制區(qū)塊304再次計(jì)算面板202的目前功率(步驟412)，并比較目前功率與先前功率(步驟 414)，以判定面板功率是增加中或是減少中。若MPPT控制區(qū)塊304判定目前功率并未大于先前功率(步驟414)，則MPPT控制 區(qū)塊304以與先前修改相反的方向修改轉(zhuǎn)換比例，并產(chǎn)生更新的轉(zhuǎn)換比例命令(步驟424)。 MPPT控制區(qū)塊304亦判定追蹤變量T是否等于2，T若等于2則表示因?yàn)檗D(zhuǎn)換比例在先前 計(jì)算之前已經(jīng)改變過(guò)，以與先前計(jì)算相反的方向修改轉(zhuǎn)換比例(步驟426)。在此情況中， 在給系統(tǒng)一段時(shí)間使其穩(wěn)定之后，MPPT控制區(qū)塊304再次計(jì)算面板202的目前功率(步驟 412)，并比較目前功率與先前功率(步驟414)。然而，若MPPT控制區(qū)塊304判定T不等于2，表示因?yàn)檗D(zhuǎn)換比例在先前計(jì)算之前已 經(jīng)改變過(guò)，以與先前計(jì)算相同的方向修改轉(zhuǎn)換比例(步驟426)，則MPPT控制區(qū)塊設(shè)定T為 2，并增加計(jì)數(shù)器(步驟428)。然后MPPT控制區(qū)塊304判定計(jì)數(shù)器是否超出計(jì)數(shù)器臨限值 Cth (步驟42 ，如上述。若計(jì)數(shù)器未超出計(jì)數(shù)器臨限值(步驟42 ，表示轉(zhuǎn)換比例在第一方向及第二方向 中已交替地改變數(shù)次，此次數(shù)大于計(jì)數(shù)器臨限值，MPPT控制區(qū)塊304找出對(duì)應(yīng)于面板202的 最大功率點(diǎn)的最佳轉(zhuǎn)換比例，且MPPT控制區(qū)塊304開(kāi)始操作于保持模式(步驟430)。在保持模式中時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304可設(shè)定定時(shí)器并重新初始化計(jì)數(shù)器(步驟 432)。當(dāng)定時(shí)器屆期(步驟434)，MPPT控制區(qū)塊304可恢復(fù)為追蹤模式(步驟436)，并計(jì) 算目前功率(步驟412)，以比較目前功率與MPPT控制區(qū)塊304在追蹤模式中最后計(jì)算的 功率(步驟414)。以此方式，MPPT控制區(qū)塊304可確保不會(huì)改變最佳轉(zhuǎn)換比例，或當(dāng)面板 202的條件改變時(shí)，可找出不同的最佳轉(zhuǎn)換比例。盡管圖4A顯示用于追蹤能量產(chǎn)生裝置202的最大功率點(diǎn)的方法400的范例，但可 對(duì)方法400作出各種變更。例如，盡管系參考光伏打面板而描述方法400，但方法400可用 于其它能量產(chǎn)生裝置202，例如風(fēng)力渦輪、燃料電池等。更進(jìn)一步，盡管系參照?qǐng)D3的MPPT 控制區(qū)塊304而描述方法400，但應(yīng)了解者為，在不脫離揭示內(nèi)容的范圍之內(nèi)，方法400可用 于任何合適地設(shè)置的MPPT控制區(qū)塊。此外，對(duì)于某些實(shí)施例而言，在步驟430中，若MPPT 控制區(qū)塊304判定最佳轉(zhuǎn)換比例相當(dāng)于功率級(jí)206的升降模式，MPPT控制區(qū)塊304可操作 于休眠模式而非保持模式。對(duì)于該等實(shí)施例而言，休眠模式之后，定時(shí)器屆期的時(shí)間與保持 模式的定時(shí)器的時(shí)間可以相同或是不同。且，盡管系以一連串的步驟顯示，但方法400中的 步驟可以重迭、平行發(fā)生、發(fā)生多次、或是以不同順序發(fā)生。圖4B為根據(jù)揭示內(nèi)容的另一實(shí)施例，顯示在局部轉(zhuǎn)換器204中實(shí)現(xiàn)MPPT的方法 450。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，圖4B的方法450可對(duì)應(yīng)于圖4A的方法400其中一部份。例 如，方法450所述的步驟一般系對(duì)應(yīng)于方法400的步驟403、408、410、412、414、416、及424。 然而，方法450包含除了該等步驟之外的額外細(xì)節(jié)。對(duì)于另一特定實(shí)施例而言，方法450可 獨(dú)立于方法400實(shí)施，且不限于上述的方法400的實(shí)現(xiàn)方法。此外，如方法400，以下所述的 方法450僅為說(shuō)明性。在不脫離揭示內(nèi)容的范圍之內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)方法450的其它實(shí)施例。
方法450以包含步驟452、454、及456的開(kāi)機(jī)組作為開(kāi)始。剛開(kāi)始，MPPT控制區(qū)塊 304設(shè)定轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換比例M為最小轉(zhuǎn)換比例Mmin(步驟452)。然后，MPPT控制區(qū)塊304設(shè) 定先前轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換比例M。ld為M，M。ld為用于前一 MPPT反復(fù)的轉(zhuǎn)換比例，并對(duì)于目前的MPPT 反復(fù)設(shè)定轉(zhuǎn)換比例M為Μ。ω+ΔΜ，其中ΔΜ為各個(gè)反復(fù)之間的轉(zhuǎn)換比例的增加差量(步驟 454)。若在此步驟中所設(shè)定的M值少于初始轉(zhuǎn)換比例Mstart的值，以用于實(shí)施MPPT(步驟 456)，然后，M-及M皆如上述更新，使兩者皆增加ΔΜ(步驟454)。一但M值達(dá)到或超過(guò) Mstart的值(步驟456)，則開(kāi)機(jī)組就完成，且方法進(jìn)行至步驟458。MPPT控制區(qū)塊304設(shè)定M值為Mstot，并設(shè)定「符號(hào)」的值為1，符號(hào)的值表示MPPT 處理中的各次反復(fù)的MPPT擾動(dòng)方向(步驟458)。在此時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304感測(cè)ADC 306 供應(yīng)的輸入電壓及電流(Vin&Iin)，并感測(cè)ADC 308供應(yīng)的輸出電壓及電流(V。ut&I。ut)(步 驟460)。MPPT控制區(qū)塊304亦計(jì)算平均的輸入電壓及電流(Vin av及Iin av)，及平均的輸出 電壓及電流(V。utav&I。ut av)，之后，WVinavX Iinav計(jì)算輸入功率(步驟460)。對(duì)于某些實(shí)施例而言，平均的輸入電壓及電流及平均的輸出電壓及電流系在MPPT 擾動(dòng)間隔的第二個(gè)一半計(jì)算。對(duì)于具有50MHz頻率的特定實(shí)施例而言，輸入電壓及電流可 在12. 5kHz取樣，且在750Hz計(jì)算平均的輸入電壓及電流及平均的輸出電壓及電流。然后，在致能MPPT處理之前，MPPT控制區(qū)塊304判定溫度及電流是否為可接受的 (步驟462)。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304包含當(dāng)溫度超出預(yù)定臨限值時(shí)， 能接收過(guò)熱信號(hào)的過(guò)熱接腳。對(duì)此實(shí)施例而言，當(dāng)過(guò)熱信號(hào)表示已超出臨限值時(shí)，MPPT控 制區(qū)塊304判定溫度為不能接受的。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304可藉由比較輸出電流I。ut與平均的輸 入電流Iin av與最小電流臨限值的上限Iminhi而判定電流是否為可接受的，以確保輸出電流 及平均的輸入電流在開(kāi)始MPPT處理之前為足夠，且藉由比較平均的輸出電流I。ut av與最大 的輸出電流I。ut _，以確保平均的輸出電流不會(huì)太高。對(duì)此實(shí)施例而言，當(dāng)輸出電流及平 均的輸入電流均大于最小電流臨限值的上限，及當(dāng)平均的輸出電流小于最大輸出電流時(shí)， MPPT控制區(qū)塊304判定電流為可接受的?；蛘?，當(dāng)輸出電流或是平均的輸入電流少于最小 電流臨限值的上限，或是當(dāng)平均的輸出電流大于最大的輸出電流時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304判 定電流為不可接受的。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304亦可包含過(guò)電流接腳，當(dāng)平均的輸出 電流超出最大的輸出電流時(shí)，過(guò)電流接腳能接收過(guò)電流信號(hào)。例如，可經(jīng)由電阻式分壓器指 定最大輸出電流的值予過(guò)電流接腳。然后，當(dāng)超出最大輸出電流時(shí)，過(guò)電流接腳會(huì)接收過(guò)電
流信號(hào)。當(dāng)MPPT控制區(qū)塊304判定溫度且/或電流為不可接受時(shí)(步驟462)，重設(shè)M值 為Mstart,且重設(shè)「符號(hào)」值為1(步驟458)。當(dāng)在溫度太高而設(shè)定M值為Mstmt時(shí)通常會(huì)造 成遠(yuǎn)離MPPT而操作面板202，從而減少轉(zhuǎn)換器204所傳送的功率。此外，可將Mstart選擇為 最小化局部轉(zhuǎn)換器204的損失的操作點(diǎn)。例如，對(duì)于一特定實(shí)施例而言，可選擇Mstart為1。 因此，當(dāng)溫度為無(wú)法接受的太高時(shí)，回歸Mstot —般會(huì)造成因?yàn)楣β蕼p少而使溫度下降。此 外，當(dāng)輸出短路電路造成平均的輸出電流太高時(shí)，設(shè)定M值為Mstart會(huì)造成面板電壓強(qiáng)制設(shè) 為零。當(dāng)MPPT控制區(qū)塊304判定溫度及電流皆為能接受時(shí)(步驟462)，則致能MPPT處
15理。對(duì)于上述的特定實(shí)施例而言，當(dāng)溫度及平均的輸出電流皆夠低，且輸出電流及平均的輸 入電流皆夠高時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304判定溫度及電流為可接受的。如此則造成局部轉(zhuǎn)換器 204及DC-AC轉(zhuǎn)換器22或112之間的開(kāi)機(jī)及停止同步的能力。對(duì)于此實(shí)施例而言，在開(kāi)機(jī) 時(shí)，各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器204為固定的轉(zhuǎn)換比例，且操作于此狀態(tài)一段時(shí)間，此時(shí)間足以使系統(tǒng) 10或100成為穩(wěn)定狀態(tài)。若DC-AC轉(zhuǎn)換器22或112未在此時(shí)開(kāi)始其操作，則局部轉(zhuǎn)換器 204會(huì)快速充電其電容到固定電壓。例如，此固定電壓可由開(kāi)路的面板電壓及初始轉(zhuǎn)換比例 Mstmt給定。一但達(dá)到此狀態(tài)，則局部轉(zhuǎn)換器204的輸入及輸出電流為虛擬的零。對(duì)于此實(shí)施例而言，可藉由感測(cè)局部轉(zhuǎn)換器204的輸出(或是輸入)電流及僅在 感測(cè)電流超出特定臨限值時(shí)容許MPPT而提供同步。當(dāng)DC-AC轉(zhuǎn)換器22或112開(kāi)始正規(guī)操 作時(shí)，局部轉(zhuǎn)換器204的輸出(或是輸入)電流超過(guò)最小的臨限值，且所有的局部轉(zhuǎn)換器 204在DC-AC轉(zhuǎn)換器22或112開(kāi)始其MPPT操作的同時(shí)開(kāi)始其MPPT操作。同樣的，當(dāng)由于 任何原因而中斷DC-AC轉(zhuǎn)換器22或112時(shí)(例如孤立)，相同技術(shù)可使局部轉(zhuǎn)換器204同 步停止。對(duì)于圖4B的方法450而言，MPPT處理以先前輸入功率Pin。ld設(shè)定為目前輸入功率 Pin作為開(kāi)始(步驟464)。因此，在剛開(kāi)始時(shí)，先前輸入功率設(shè)定為步驟460所計(jì)算的輸入 功率的值。MPPT控制方塊304設(shè)定M值為M。ld+符號(hào)值X Δ M，然后將M。ld的值設(shè)定為M(步 驟466)。因此，以符號(hào)值所指定的方向?qū)⑥D(zhuǎn)換比例調(diào)整ΔΜ，藉由將M。ld值改變?yōu)橄嗤担?可在后續(xù)的反復(fù)中可使用最終的轉(zhuǎn)換比例。接著，MPPT控制區(qū)塊304判定轉(zhuǎn)換比例M是否落在預(yù)定范圍之內(nèi)，及平均的輸出 電壓是否太高。對(duì)于所述的實(shí)施例而言，當(dāng)轉(zhuǎn)換比例少于最大轉(zhuǎn)換比例Mmax且大于最小轉(zhuǎn) 換比Mmin時(shí)，轉(zhuǎn)換比例為落在預(yù)定范圍之內(nèi)。且對(duì)于所述實(shí)施例而言，當(dāng)平均的輸出電壓超 出最大輸出電壓V。ut max時(shí)，平均的輸出電壓視為太高。因此，若M大于Mmax或是V。ut av大于V。ut max (步驟468)，則MPPT控制區(qū)塊304將符 號(hào)值設(shè)定為-1 (步驟470)，其會(huì)使(若繼續(xù)進(jìn)行)MPPT處理之后續(xù)反復(fù)中的轉(zhuǎn)換比例減少， 如以下更詳盡說(shuō)明。相似地，若M小于Mmin (步驟472)，則MPPT控制區(qū)塊304設(shè)定符號(hào)值為 1 (步驟474)，其會(huì)造成(若繼續(xù)進(jìn)行)MPPT處理之后續(xù)反復(fù)中的轉(zhuǎn)換比例增加，如以下更 詳盡說(shuō)明。因此，當(dāng)平均的輸出電壓大于最大輸出電壓時(shí)(步驟470)，并非簡(jiǎn)單的關(guān)閉轉(zhuǎn)換 級(jí)中的開(kāi)關(guān)，而是容許局部轉(zhuǎn)換器204繼續(xù)操作，且能藉由MPPT控制區(qū)塊304減少轉(zhuǎn)換比 例而避免局部轉(zhuǎn)換器204超出最大輸出電壓。如此的優(yōu)點(diǎn)在于即使在一般會(huì)造成平均的輸 出電壓超出某些構(gòu)件的額定電壓的極大不匹配條件下，仍能容許能量收集。此時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304感測(cè)ADC 306供應(yīng)的輸入電壓及電流(Vin及Ij，并感測(cè) ADC 308供應(yīng)的輸出電壓及電流(V。ut及I。ut)(步驟476)。MPPT控制區(qū)塊304亦計(jì)算平均 的輸入電壓及電流(Vinav及Iinav),及平均的輸出電壓及電流(V。ut av&I。utav)，之后，以Vin avXIin av計(jì)算輸入功率(步驟476)。然后，MPPT控制區(qū)塊304判定目前的輸入功率Pin是否大于先前的輸入功率Pin。ld， 其系在前一反復(fù)中計(jì)算(步驟478)。若目前的輸入功率并未大于先前的輸入功率(步驟 478)，則MPPT控制區(qū)塊304藉由設(shè)定符號(hào)值為(_符號(hào)。ld)改變「符號(hào)」的值，其中符號(hào)。ld 為乘以-1之前的目前符號(hào)值(步驟480)。因此，在MPPT處理的后續(xù)反復(fù)中，比起若MPPT處理繼續(xù)下去的目前反復(fù)，轉(zhuǎn)換比例以不同的方向修改，如以下更詳細(xì)說(shuō)明。若目前的輸入功率大于先前的輸入功率(步驟478)，則MPPT控制區(qū)塊304保持 「符號(hào)」的值(步驟482)。因此，在MPPT處理的后續(xù)反復(fù)中，比起若MPPT處理繼續(xù)下去的 目前反復(fù)，轉(zhuǎn)換比例以相同的方向修改，如以下更詳細(xì)說(shuō)明。MPPT控制區(qū)塊304判定溫度及電流是否為繼續(xù)MPPT處理所能接受的(步驟484)。 對(duì)于上述的特定實(shí)施例(其中MPPT控制區(qū)塊304包含過(guò)熱接腳)而言，當(dāng)過(guò)熱信號(hào)表示已 超出臨限值時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304可判定溫度為不能接受的。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，MPPT控制區(qū)塊304可藉由比較輸出電流I。ut及平均的輸 入電流Iin雙與最小電流臨限值下限Imin, lOT，判定電流是否為可接受的，以確保在繼續(xù)MPPT 處理之前，輸出電流及平均輸入電流皆夠高，且藉由比較平均輸出電流I。ut,av與最大輸出電 流I。ut,_，以確保平均的輸出電流不會(huì)太大。對(duì)此實(shí)施例而言，當(dāng)輸出電流且/或平均的輸 入電流大于最小電流臨限值下限，且當(dāng)平均的輸出電流少于最大輸出電流時(shí)，MPPT控制區(qū) 塊304判定此電流為可接受的?；蛘撸?dāng)輸出電流及平均的輸入電流皆少于最小電流臨限 值的下限，或當(dāng)平均的輸出電流大于最大輸出電流時(shí)，MPPT控制區(qū)塊304判定此電流為不 可接受的。藉由使用最小電流臨限值的上限以致能MPPT處理(步驟462)及使用最小電流 臨限值的下限停止MPPT處理(步驟484)，如此，MPPT控制區(qū)塊304可避免MPPT處理多次 開(kāi)始及停止，若輸出及平均的輸入電流接近用于致能及停止MPPT處理的單一電流臨限值 時(shí)，有可能發(fā)生MPPT處理的多次開(kāi)始及停止。當(dāng)MPPT控制區(qū)塊304判定溫度且/或電流為不能接受時(shí)(步驟484)，停止MPPT 處理。此時(shí)，將M值重設(shè)SMstart，并將「符號(hào)」值重設(shè)為1(步驟458)，且此方法如前述般繼 續(xù)。當(dāng)MPPT控制區(qū)塊304判定溫度及電流皆為可接受時(shí)(步驟484)，先前輸入功率的值 Pin。ld設(shè)定為目前輸入功率的值Pin(步驟464)，且MPPT控制區(qū)塊304開(kāi)始MPPT處理之后 續(xù)反復(fù)，如前述。盡管圖4B為顯示實(shí)現(xiàn)對(duì)能量產(chǎn)生裝置202的MPPT的方法450，但可對(duì)于方法450 作出各種變更。例如，盡管系參照光伏打面板而說(shuō)明方法450，但方法450可用于其它能量 產(chǎn)生裝置202，例如風(fēng)力渦輪、燃料電池等。更進(jìn)一步，盡管系參照?qǐng)D3的MPPT控制區(qū)塊304 而說(shuō)明方法450，但應(yīng)了解者為，在不脫離揭示內(nèi)容的范圍之內(nèi)，方法450可用于任何適當(dāng) 設(shè)置的MPPT控制區(qū)塊中。且，雖然所示者為一連串的步驟，但方法450中的步驟可重迭、平 行發(fā)生、發(fā)生多次、或是以不同順序發(fā)生。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，應(yīng)了解者為，在MPPT處 理中，并非在各次反復(fù)中僅實(shí)施一次，而是可不斷地藉由MPPT控制區(qū)塊304實(shí)施步驟484 中的有關(guān)溫度及電流的可接受性判定。圖5為根據(jù)揭示內(nèi)容的一實(shí)施例，顯示能量產(chǎn)生系統(tǒng)500，能量產(chǎn)生系統(tǒng)500包含 多數(shù)個(gè)能量產(chǎn)生裝置502及中央數(shù)組控制器510，中央數(shù)組控制器510能對(duì)于能量產(chǎn)生系統(tǒng) 500在集中式及分布式MPPT之間作選擇。對(duì)所述的實(shí)施例而言，能量產(chǎn)生系統(tǒng)指的是光伏 打系統(tǒng)500，光伏打系統(tǒng)500包含光伏打面板502組成的數(shù)組，光伏打面板502各耦接至一 局部轉(zhuǎn)換器504。各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器504包含一功率級(jí)506及一局部控制器508。此外，對(duì)于某些實(shí)施 例而言，可經(jīng)由選用的內(nèi)部開(kāi)關(guān)(例如開(kāi)關(guān)312)繞過(guò)各個(gè)局部轉(zhuǎn)換器504。被繞過(guò)時(shí)，局部 轉(zhuǎn)換器504的輸出電壓實(shí)質(zhì)上等于其輸入電壓。以此方式，有關(guān)局部轉(zhuǎn)換器504的操作的損失可被最小化甚至被消除(當(dāng)不需要局部轉(zhuǎn)換器504時(shí))。除了中央數(shù)組控制器510之外，系統(tǒng)500的實(shí)施例亦包含轉(zhuǎn)換級(jí)512、方格514、及 數(shù)據(jù)總線516。中央數(shù)組控制器510包含一診斷模塊520、一控制模塊525及一選用的轉(zhuǎn)換 級(jí)(⑶)最佳化器530。此外，所述的實(shí)施例對(duì)轉(zhuǎn)換級(jí)512設(shè)置整體控制器M0。然而，應(yīng)了 解者為，整體控制器540可設(shè)于中央數(shù)組控制器510中，而非設(shè)于轉(zhuǎn)換級(jí)512中。且，CS最 佳化器530可設(shè)于轉(zhuǎn)換級(jí)512中，而非設(shè)于中央數(shù)組控制器510中。對(duì)于某些實(shí)施例而言，面板502及局部轉(zhuǎn)換器504代表圖IB的面板102及局部轉(zhuǎn) 換器104，且/或代表圖2或3的面板202及局部轉(zhuǎn)換器204，中央數(shù)組控制器510可代表 圖IB的中央數(shù)組控制器110，且/或轉(zhuǎn)換級(jí)512可代表圖IB的DC-AC轉(zhuǎn)換器112。此外， 診斷模塊520及控制模塊525可分別代表圖IB的診斷模塊120及控制模塊125。然而，應(yīng) 了解者為，系統(tǒng)500的構(gòu)件能以任何合適的方式實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)換級(jí)512可包含DC-AC轉(zhuǎn)換器、電 池充電器、或其它能量?jī)?chǔ)存裝置，或任何其它合適的構(gòu)件。方格514可包含能夠根據(jù)光伏打 系統(tǒng)500產(chǎn)生的能量而操作的任何合適的負(fù)載。各個(gè)局部控制器508能經(jīng)由數(shù)據(jù)總線516或者經(jīng)由無(wú)線連接，提供對(duì)應(yīng)的面板502 的數(shù)據(jù)及局部轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)予中央數(shù)組控制器510。根據(jù)該數(shù)據(jù)，診斷模塊520能判定面板 502是否操作在準(zhǔn)理想的條件下，亦即，面板502不會(huì)不匹配，且被實(shí)質(zhì)上均勻地照亮。在 此情況中，診斷模塊520能促使控制模塊525將系統(tǒng)500置于集中式MPPT (CMPPT)模式中。 為了要完成此種狀態(tài)，控制模塊525能經(jīng)由數(shù)據(jù)總線516傳送停止信號(hào)至各個(gè)局部控制器 508，以藉由操作局部轉(zhuǎn)換器504于旁通模式中，而停止局部轉(zhuǎn)換器504?？刂颇K525亦能 傳送致能信號(hào)至整體控制器M0。在旁通模式中，局部控制器508不再實(shí)施MPPT，且功率級(jí)506的輸出電壓實(shí)質(zhì)上 等于面板502的面板電壓。因此，可以最小化有關(guān)于操作局部轉(zhuǎn)換器504的損失，并能最大 化系統(tǒng)500的效能。當(dāng)局部轉(zhuǎn)換器504為操作在旁通模式中時(shí)，整體控制器540能對(duì)面板 502組成的數(shù)組實(shí)施CMPPT。診斷模塊520亦能判定某些面板502是否被遮蔽或是不匹配(亦即，與數(shù)組中的 其它面板502相比，某些面板502具有不同特征)。在此情況中，診斷模塊520能促使控制 模塊525將系統(tǒng)500置于分布式MPPT(DMPPT)模式中。為了要完成此狀態(tài)，控制模塊525 能經(jīng)由數(shù)據(jù)總線516傳送致能信號(hào)至各個(gè)局部控制器508，以藉由容許局部轉(zhuǎn)換器504的正 規(guī)操作，而致能局部轉(zhuǎn)換器504?？刂颇K525亦能傳送停止信號(hào)至整體控制器M0。當(dāng)某些面板502被遮蔽時(shí)，診斷模塊520亦能判定某些被遮蔽的面板502為部份 被遮蔽。在此情況中，除了促使控制模塊525將系統(tǒng)500置于DMPPT模式中之外，診斷模塊 410亦能對(duì)系統(tǒng)500實(shí)施完全診斷掃描，以確保部份被遮蔽的面板502的局部控制器508可 找到真正的最大功率點(diǎn)，而非局部最大值。對(duì)于其中能量產(chǎn)生裝置502包含風(fēng)力渦輪的實(shí) 施例而言，診斷模塊520能判定是否因?yàn)楦淖冿L(fēng)力圖案、丘陵、或是其它阻擋風(fēng)的構(gòu)造，或 是其它影響風(fēng)力條件而造成某些風(fēng)力渦輪「被遮蔽」。在圖6及7A-C中說(shuō)明光伏打系統(tǒng)500被部份遮蔽的情況。圖6顯示在部份被遮 蔽的情況下的光伏打數(shù)組600。圖7A-C為顯示對(duì)應(yīng)于圖6的三個(gè)光伏打面板的電壓對(duì)功率 特性的圖700、705、及710。所述的數(shù)組具有三個(gè)設(shè)有光伏打面板的串610。在串610c中的三個(gè)面板被標(biāo)示為面板A、面板B、及面板C。應(yīng)了解者為，此等面板可代表圖5的面板502或是在其它任何合 適地設(shè)置的光伏打系統(tǒng)中的面板。某些面板被遮蔽區(qū)域620完全覆蓋或是部份覆蓋。在所述的實(shí)施例中，面板A被完全照亮，而面板B被遮蔽區(qū)域620部份遮蔽，面板 C被遮蔽區(qū)域620完全遮蔽。圖7A中的圖700中的電壓對(duì)功率特性對(duì)應(yīng)于面板A，圖7B中 的圖705的電壓對(duì)功率特性對(duì)應(yīng)于面板B，且圖7C中的圖710的電壓對(duì)功率特性對(duì)應(yīng)于面 板C。因此，如圖705所示，被部份遮蔽的面板B具有與實(shí)際最大功率點(diǎn)725不同的局部 最大值720。中央數(shù)組控制器510的診斷模塊520能判定面板B被部份遮蔽，并實(shí)施完全診 斷掃描，以確保面板B系為其的局部控制器508在其實(shí)際最大功率點(diǎn)725操作，而非局部最 大點(diǎn)720。取代操作在實(shí)際最大功率點(diǎn)(例如點(diǎn)725)，而操作在局部最大功率點(diǎn)(例如點(diǎn) 720)的面板502被稱為「不足實(shí)施」的面板502。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，診斷模塊520可如下辨識(shí)被部份遮蔽的面板502。首先，
診斷模塊520假設(shè)面板1.....N為所考慮的具有相同特性的數(shù)組中的面板502的子組合，
其具有相同的特性，并假設(shè)Ppan,i為屬于組合[1.....N]的第i個(gè)面板502的輸出功率。因
此，P 彡 P .彡 P .，
L ^“4·」 1 pan, max 1 pan, ι 1 pan, mm'其中Ppan,max為最佳實(shí)施面板502的輸出功率，Ppanjfflin為最差實(shí)施面板502的輸出 功率。診斷模塊520亦藉由下式定義一變量(Pi
權(quán)利要求
1.一種用以將局部最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)整合入具有集中式MPPT的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的 系統(tǒng)，包含一系統(tǒng)控制回路，包含一系統(tǒng)操作頻率；及多數(shù)個(gè)局部控制回路，各該局部控制回路包含一對(duì)應(yīng)的局部操作頻率，其中，各該等局 部操作頻率與該系統(tǒng)操作頻率分隔開(kāi)至少一預(yù)定距離。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)控制回路包含一閉回路系統(tǒng)，且各該等局部 控制回路包含一閉回路系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)控制回路包含一數(shù)組的能量產(chǎn)生裝置及一 DC-AC轉(zhuǎn)換器，該DC-AC轉(zhuǎn)換器包含能對(duì)該數(shù)組提供MPPT的一中央MPPT控制區(qū)塊。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，各該局部控制回路包含一能量產(chǎn)生裝置及一局部 轉(zhuǎn)換器，該局部轉(zhuǎn)換器能對(duì)該能量產(chǎn)生裝置提供MPPT。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)操作頻率包含該系統(tǒng)控制回路一對(duì)應(yīng)的時(shí) 間常數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，各該等局部操作頻率包含該局部控制回路一對(duì)應(yīng) 的穩(wěn)定時(shí)間，其對(duì)應(yīng)于該局部操作頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，各該局部控制回路的該穩(wěn)定時(shí)間較該系統(tǒng)控制回 路的該時(shí)間常數(shù)為快。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，各該局部控制回路的該穩(wěn)定時(shí)間比該系統(tǒng)控制回 路的該時(shí)間常數(shù)快至少五倍。
9.一種用以將局部最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)整合入具有集中式MPPT的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的 系統(tǒng)，包含一系統(tǒng)控制回路，包含一數(shù)組的能量產(chǎn)生裝置及一 DC-AC轉(zhuǎn)換器，該DC-AC轉(zhuǎn)換器包含 一中央MPPT控制區(qū)塊，其能對(duì)該數(shù)組提供MPPT，其中，該系統(tǒng)控制回路能基于一系統(tǒng)操作 頻率而操作；及多數(shù)個(gè)局部控制回路，各該局部控制回路包含該等能量產(chǎn)生裝置其中一個(gè)以及能對(duì)該 能量產(chǎn)生裝置提供MPPT的一局部轉(zhuǎn)換器，其中，各該等局部控制回路能基于一對(duì)應(yīng)的局部 操作頻率而操作，且其中各該等局部操作頻率與該系統(tǒng)操作頻率分隔開(kāi)至少一預(yù)定距離。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)控制回路包含一閉回路系統(tǒng)，且各該等局 部控制回路包含一閉回路系統(tǒng)。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)操作頻率包含該系統(tǒng)控制回路一對(duì)應(yīng)的時(shí) 間常數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，各該等局部操作頻率包含該局部控制回路一對(duì) 應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)間，其對(duì)應(yīng)于該局部操作頻率。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，各該局部控制回路的該穩(wěn)定時(shí)間較該系統(tǒng)控制 回路該時(shí)間常數(shù)為快。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，各該局部控制回路的該穩(wěn)定時(shí)間比該系統(tǒng)控制 回路的該時(shí)間常數(shù)快至少五倍。
15.一種用以將局部最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)整合入具有集中式MPPT的能量產(chǎn)生系統(tǒng) 的方法，包含提供一系統(tǒng)控制回路，該系統(tǒng)控制回路包含一系統(tǒng)操作頻率，及提供多數(shù)個(gè)局部控制回路，各該局部控制回路包含一對(duì)應(yīng)的局部操作頻率，其中，各該 等局部操作頻率與該系統(tǒng)操作頻率分隔開(kāi)至少一預(yù)定距離。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，該系統(tǒng)操作頻率包含該系統(tǒng)控制回路一對(duì)應(yīng)的 時(shí)間常數(shù)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，各該等局部操作頻率包含該局部控制回路一對(duì) 應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)間，其對(duì)應(yīng)于該局部操作頻率。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，各該局部控制回路該穩(wěn)定時(shí)間較該系統(tǒng)控制回 路該時(shí)間常數(shù)為快。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，各該局部控制回路該穩(wěn)定時(shí)間比該系統(tǒng)控制回 路該時(shí)間常數(shù)快至少五倍。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，該系統(tǒng)控制回路包含一數(shù)組的能量產(chǎn)生裝置及 一 DC-AC轉(zhuǎn)換器，該DC-AC轉(zhuǎn)換器包含一中央MPPT控制區(qū)塊，其能對(duì)該數(shù)組提供MPPT，且其 中各該局部控制回路包含該等能量產(chǎn)生裝置其中一個(gè)以及一局部轉(zhuǎn)換器，該局部轉(zhuǎn)換器能 對(duì)該能量產(chǎn)生裝置提供MPPT。
全文摘要
提供一種將局部最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)整合入具有集中式MPPT的能量產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含一系統(tǒng)控制回路及多數(shù)個(gè)局部控制回路。該系統(tǒng)控制回路包含一系統(tǒng)操作頻率，且各該局部控制回路包含一對(duì)應(yīng)的局部操作頻率。各該局部操作頻率系與該系統(tǒng)操作頻率以至少一段預(yù)定距離分隔。對(duì)于一特定實(shí)施例而言，對(duì)應(yīng)于各該局部控制回路的操作頻率的穩(wěn)定時(shí)間比對(duì)應(yīng)于該系統(tǒng)操作頻率的時(shí)間常數(shù)至少快五倍。
文檔編號(hào)G05F1/67GK102067436SQ200980123549
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者張建輝, 詹保羅·利西, 阿里·帝賈巴里 申請(qǐng)人:國(guó)家半導(dǎo)體公司