網(wǎng)要求而超前于電壓的相位，則該所需的電容值為正量。相反，.如果電流的相位以多于電網(wǎng)要求而超前于電壓相位，或者如果電流的相位以少于電網(wǎng)要求而滯后于電壓的相位，則該所需的電容值為負(fù)量。能夠從例如圖1和3中所示的功率因子圖的觀點(diǎn)來看出這一點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)的功率因子低于目標(biāo)功率因子時(shí)，所需電容為正，并且當(dāng)系統(tǒng)的功率因子高于目標(biāo)功率因子時(shí)，所需電容為負(fù)。如果所需電容值是正量，則過程進(jìn)行至1440。如果所需電容值是負(fù)量，則過程進(jìn)行至1430。
[0116]在1430中，過程確定將哪個(gè)電感器切入電路。當(dāng)要切入的所需電容值為負(fù)時(shí)，一些實(shí)施例在AC功率輸出兩端切入電感器，以實(shí)現(xiàn)必要功率因子校正。由于電感器的物理和成本限制，使得通過單獨(dú)使用電感器(能夠處理由功率產(chǎn)生系統(tǒng)所產(chǎn)生的電流的電感器是物理大體積的)實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度功率因子校正成本過高，一些實(shí)施例在使用開關(guān)電容器實(shí)現(xiàn)具有足夠分辨率的目標(biāo)功率因子之前切入足夠的電感器以超調(diào)目標(biāo)位移功率因子。一旦過程已經(jīng)確定要切入哪個(gè)電感器，則它進(jìn)行至1440來計(jì)算剩余所需電容。
[0117]在1440中，過程計(jì)算剩余所需電容。一旦已經(jīng)識(shí)別了要切入的一些開關(guān)電容器或電感器，則過程確定還需要切入多少電容以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功率因子。在一些實(shí)施例中，該剩余被稱為剩余所需電容。在針對(duì)功率因子校正已經(jīng)識(shí)別了用于切入的VAR控制中的任意無功元件之前，將剩余所需電容初始地設(shè)置為操作1420中所計(jì)算的功率因子調(diào)整的總所需電容。在一些實(shí)施例中，該量總為正(如果所需電容為負(fù)，則操作1430中過程應(yīng)當(dāng)已經(jīng)切入了足夠的電感來超調(diào)目標(biāo)功率因子)。
[0118]過程然后確定(1445)該剩余所需電容是否大于小電容的閾值。該閾值確定所述過程是否應(yīng)當(dāng)開始嘗試剩余小電容器的不同組合，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功率因子。在圖13a_b的示例中，該閾值是1.8uF0換言之，如果剩余所需電容小于1.8uF，則過程將開始嘗試剩余小電容器1.5uF、680nF、330nF、220nF的不同組合。如果剩余小于閾值，則過程進(jìn)行至1470以嘗試小電容的那些不同組合。如果剩余大于該閾值，則過程進(jìn)行至1450。
[0119]在1450中，過程識(shí)別小于剩余所需電容的最大可用電容器。在該上下文中，如果電容器尚未被選擇用于切入，則電容器“可用”。在返回1440以計(jì)算下一個(gè)剩余所需電容之前，過程選擇(在1460中)要切入的所識(shí)別的電容器。
[0120]過程嘗試(在1470中)小電容的每一個(gè)組合，以找到產(chǎn)生最接近目標(biāo)功率因子的功率因子調(diào)整的組合。在一些實(shí)施例中，通過查找存儲(chǔ)這些小電容器的所有可能組合的表格來執(zhí)行該操作，而不是實(shí)際的嘗試每一個(gè)可能的組合。在一些實(shí)施例中，最終的功率因子調(diào)整可以超調(diào)目標(biāo)功率因子。在找到最小電容器的合適組合之后，過程(在1480中)在AC輸出的兩端切入所選的電容器和/或電感器以實(shí)現(xiàn)功率因子調(diào)整。在實(shí)現(xiàn)功率因子校正之后，過程1400結(jié)束。
[0121]圖15-16圖形化地示出了由一些實(shí)施例執(zhí)行的功率因子調(diào)整。為了簡單目的，圖15-16示出了當(dāng)目標(biāo)功率因子是單位1(Φ = Oand Cos(?) = 1.0)時(shí)，即當(dāng)電流既不過激勵(lì)也不欠激勵(lì)時(shí)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解目標(biāo)功率因子不必須是單位1，并且電流的目標(biāo)相位不必是電壓的相位。通過示出電流相位與電壓相位(或電流的目標(biāo)相位)之間的相位差并且還通過示出切換無功元件的操作來說明功率因子調(diào)整。
[0122]圖15示出了當(dāng)所需功率因子調(diào)整需要負(fù)電容值時(shí)(S卩，當(dāng)電流的相位以多于所需的角度超前于電壓相位時(shí))的功率因子調(diào)整。圖15示出了三個(gè)階段1501-1503中的功率因子調(diào)整。每個(gè)階段示出了電壓和電流的相位的圖和可切換無功元件的圖。
[0123]在第一階段1501中，沒有無功元件已切入，并且電流超前于電壓(即過激勵(lì))。在第二階段1502中，系統(tǒng)已經(jīng)切入了足夠的電感器來超調(diào)電壓的相位(即當(dāng)目標(biāo)功率因子是單位1時(shí)的目標(biāo)功率相位)，使得電流的相位實(shí)際上滯后于電壓的相位(目標(biāo)相位)。在第三階段1503中，系統(tǒng)切入電容器以對(duì)得到的功率因子進(jìn)行微調(diào)，以盡可能的使電流相位接近電壓相位(目標(biāo)相位)。
[0124]圖16示出了當(dāng)所需功率因子調(diào)整需要正電容值時(shí)(S卩，當(dāng)電流的相位以多于所需的角度滯后于電壓相位時(shí))的功率因子調(diào)整。圖16示出了三個(gè)階段1601-1603中的功率因子調(diào)整。每個(gè)階段示出了電壓和電流的相位的圖和可切換無功元件的圖。
[0125]在第一階段1601中，沒有無功元件已切入，并且電流滯后于電壓(即欠激勵(lì))。在第二階段1602中，系統(tǒng)已經(jīng)切入了一些大電容器，而不超調(diào)電壓的相位(即當(dāng)目標(biāo)功率因子是單位1時(shí)的目標(biāo)功率相位)。在第三階段1603中，系統(tǒng)切入小電容器對(duì)得到的功率因子進(jìn)行微調(diào)，以盡可能的使電流相位接近電壓相位(目標(biāo)相位)。
[0126]III多相位系統(tǒng)的系統(tǒng)控制
[0127]如所述，系統(tǒng)控制器控制多相位電力供應(yīng)系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器是對(duì)于多相位電力產(chǎn)生系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)控制器，用戶可以通過系統(tǒng)控制器來監(jiān)視并控制系統(tǒng)的操作。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器還對(duì)多相系統(tǒng)的不同相位之間的電力產(chǎn)生操作進(jìn)行協(xié)調(diào)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器收集來自系統(tǒng)中的每個(gè)微逆變器的功率輸出讀數(shù)并執(zhí)行對(duì)不同相位之間的功率輸出電平的平衡。然后每個(gè)相位的VAR控制使用平衡后的功率輸出電平來校正該相位的功率因子。
[0128]在不同的實(shí)施例中系統(tǒng)控制器在VAR控制操作中起到不同的作用。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器接收針對(duì)所有相位在電網(wǎng)處的電流和電壓測(cè)量，并通過直接向所有相位的VAR控制模塊中的開關(guān)無功元件提供開關(guān)驅(qū)動(dòng)來直接針對(duì)所有相位執(zhí)行VAR控制。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器向這些不同相位的VAR控制模塊提供不同相位的電網(wǎng)電流和電壓測(cè)量，并使這些VAR控制模塊中的微控制器獨(dú)立產(chǎn)生開關(guān)驅(qū)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器根本不參與VAR控制，而是允許VAR控制模塊獨(dú)立獲得對(duì)電流和電壓的電網(wǎng)測(cè)量并執(zhí)行VAR控制。
[0129]圖17示出了三相電力產(chǎn)生系統(tǒng)1700，在三相電力產(chǎn)生系統(tǒng)1700中系統(tǒng)控制器1710直接產(chǎn)生向開關(guān)電容器和電感器的每一個(gè)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)。三相電力產(chǎn)生系統(tǒng)1700包括系統(tǒng)控制器1710、微逆變器1721-1729、組合器1731-1733、VAR控制器1741-1743、電網(wǎng)傳感器1750和三相位AC電網(wǎng)接合點(diǎn)1770。
[0130]通過相位A的組合器1731來組合微控制器1721-1723的AC功率輸出，并且VAR控制器1741執(zhí)行對(duì)相位A的組合功率的功率因子校正，并將相位A的VAR控制后的AC功率輸出注入電網(wǎng)接合點(diǎn)1770。通過相位B的組合器1732來組合微控制器1724-1726的AC功率輸出，并且VAR控制器1742執(zhí)行對(duì)相位B的組合功率的功率因子校正，并將相位B的VAR控制后的AC功率輸出注入電網(wǎng)接合點(diǎn)1770。通過相位C的組合器1733來組合微控制器1727-1729的AC功率輸出，并且VAR控制器1743執(zhí)行對(duì)相位C的組合功率的功率因子校正，并將相位C的VAR控制后的AC功率輸出注入電網(wǎng)接合點(diǎn)1770。
[0131]系統(tǒng)控制器1710是三相VAR補(bǔ)償器單元1740的一部分，三相VAR補(bǔ)償器單元1740還涵蓋三個(gè)VAR控制器1741-1743。系統(tǒng)控制器1710接收來自微逆變器1721-1729的每一個(gè)的功率輸出測(cè)量，并向這些微逆變器發(fā)送消息以平衡它們的功率電平。該通信可以是有線通信網(wǎng)絡(luò)(例如，電力線通信或PLC)或無線通信網(wǎng)絡(luò)(例如ZigBee)。系統(tǒng)控制器1710還接收來自電網(wǎng)傳感器1750的電網(wǎng)電壓和電流測(cè)量，并基于三個(gè)相位的功率輸出電平來執(zhí)行全部三個(gè)相位的功率因子調(diào)整計(jì)算。系統(tǒng)控制器然后產(chǎn)生對(duì)VAR控制器的每一個(gè)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并控制每個(gè)單獨(dú)的開關(guān)電容器和電感器。在一些實(shí)施例中，當(dāng)系統(tǒng)控制器直接提供開關(guān)驅(qū)動(dòng)時(shí)，VAR控制器不包括它們自身的微控制器。
[0132]圖18示出了三相電力產(chǎn)生系統(tǒng)1800，在三相電力產(chǎn)生系統(tǒng)1800中系統(tǒng)控制器1810向不同相位的VAR控制模塊提供這些不同相位的電網(wǎng)電流和電壓測(cè)量，并使這些VAR控制模塊中的微控制器產(chǎn)生開關(guān)驅(qū)動(dòng)。三相電力產(chǎn)生系統(tǒng)1800包括系統(tǒng)控制器1810、微逆變器1821-1829、組合器1831-1833、VAR控制器1841-1843、電網(wǎng)傳感器1850和三相位AC電網(wǎng)接合點(diǎn)1870。
[0133]通過相位A的組合器1831來組合微控制器1821-1823的AC功率輸出，并且VAR控制器1841執(zhí)行對(duì)相位A的組合功率的功率因子校正，并將相位A的VAR控制后的AC功率輸出注入電網(wǎng)接合點(diǎn)1870。通過相位B的組合器1832來組合微控制器1824-1826的AC功率輸出，并且VAR控制器1842執(zhí)行對(duì)相位B的組合功率的功率因子校正，并將相位B的VAR控制后的AC功率輸出注入電網(wǎng)接合點(diǎn)1870。通過相位C的組合器1833來組合微控制器1827-1829的AC功率輸出，并且VAR控制器1843執(zhí)行對(duì)相位C的組合功率的功率因子校正，并將相位C的VAR控制后的AC功率輸出注入電網(wǎng)接合點(diǎn)1870。
[0134]不同于系統(tǒng)控制器1710，系統(tǒng)控制器1810不與VAR控制器1841-1843集成在一起，VAR控制器1841-1843是3相VAR補(bǔ)償器單元1830的一部分。系統(tǒng)控制器1810接收來自微逆變器1821-1829的每一個(gè)的功率輸出測(cè)量，并向這些微逆變器發(fā)送消息以平衡它們的功率電平。系統(tǒng)控制器然后向VAR控制器1841-1843發(fā)送所得到的不同相位的功率電平。系統(tǒng)控制器1810還從電網(wǎng)傳感器1850接收電網(wǎng)電壓和電流測(cè)量并將這些讀數(shù)中繼至VAR控制器1841-1843，VAR控制器1841-1843的每一個(gè)包括用于執(zhí)行功率因子調(diào)整計(jì)算的微控制器并提供開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器1810、VAR控制器1841-1843和微逆變器1821-1829全部在同一通信網(wǎng)絡(luò)中。該通信可以是有線通信網(wǎng)絡(luò)(例如，電力線通信或PLC)或無線通信網(wǎng)絡(luò)(例如ZigBee)。
[0135]圖19示出了三相電力產(chǎn)生系統(tǒng)1900，在三相電力產(chǎn)生系統(tǒng)1900中系統(tǒng)控制器1910不直接參與VAR控制，而是允許VAR控制模塊獲得電流和電壓的電網(wǎng)測(cè)量，并自身執(zhí)行VAR控制。三相電力產(chǎn)生系統(tǒng)1900包括系統(tǒng)控制器1910、微逆變器1921-1929、組合器1931-1933、VAR控制器1941-1943、電網(wǎng)傳感器1950和三相位AC電網(wǎng)接合點(diǎn)1970。
[0136]通過相位A的組合器1931來組合微控制器1921-1923的AC功率輸出，并且VAR控制器1941執(zhí)行對(duì)相位A的組合功率的功率因子校正，并將相位A的VAR控制后的AC功率輸出注入電網(wǎng)接合點(diǎn)1970。通過相位B的組合器1932來組合微控制器1924-1926的AC功率輸出，并且VAR控制器1942執(zhí)行對(duì)相位B的組合功率的功率因子校正，并將相位B的VAR控制后的AC功率輸出注入電網(wǎng)接合點(diǎn)1970。通過相位C的組合器1933來組合微控制器1927-1929的AC功率輸出，并且VAR控制器1943執(zhí)行對(duì)相位C的組合功率的功率因子校正，并將相位C的VAR控制后的AC功率輸出注入電網(wǎng)接合點(diǎn)1970。
[0137]不同于系統(tǒng)控制器1810，系統(tǒng)控制器1910不從電網(wǎng)傳感器接收電壓和電流測(cè)量。相反，直接由VAR控制器獲得電網(wǎng)傳感器讀數(shù)。在一些實(shí)施例中，VAR控制器與電網(wǎng)傳感器1951-1953集成在一起。系統(tǒng)控制器1910接收來自微逆變器1921-1929的每一個(gè)的功率輸出測(cè)量，并向這些微逆變器發(fā)送消息以平衡它們的功率電平。然后，系統(tǒng)控制器向VAR控制器1841-1843發(fā)送所得到的不同相位的功率電平。每個(gè)VAR控制器基于從系統(tǒng)控制器接收到的它的相位的總功率輸出電平，來在它的微控制器中執(zhí)行功率因子調(diào)整計(jì)算，并向它自身的開關(guān)電容器和開關(guān)電感器的集合提供開關(guān)驅(qū)動(dòng)。
[0138]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器1910、VAR控制器1941-1943和微逆變器1921-1929全部在同一通信網(wǎng)絡(luò)中。該通信可以是有線通信網(wǎng)絡(luò)(例如，電力線通信或PLC)或無線通信網(wǎng)絡(luò)(例如ZigBee) ο
[0139]圖20概念性地示出了執(zhí)行相位平衡和VAR控制的多相系統(tǒng)的過程2000。在一些實(shí)施例中，無論何時(shí)需要檢查系統(tǒng)的功率輸出電平以查看它們是否平衡以及位移功率因子是否符合電網(wǎng)要求，都開始該過程。這可能例如在陽光的強(qiáng)度由于一天的不同時(shí)段而改變時(shí)，或者由于太陽能面板的一部分變得陰影時(shí)發(fā)生。
[0140]該過程接收(在2010中)所有相位的功率讀數(shù)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)對(duì)每個(gè)微逆變器輪