CN101821858B - 太阳能电池组件的可控转变设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池组件(101)的可控转变设备(100)，包括：输出端子(102)、DC/DC转换器(105)、可控切换装置(103)和控制器(104)。所述可控切换装置实现为具有第一切换位置和第二切换位置，其中在第一切换位置，经由DC/DC转换器将太阳能电池组件(101)的功率输出(110)与输出端子102相连，以及在第二切换位置，通过使DC/DC转换器(105)旁路将太阳能电池组件(101)的功率输出(110)与输出端子(102)相连。控制器通过使用用于将可控切换装置切换到第一或第二切换位置的性能特性来切换可控切换装置。具体地，将控制器实现为在高能量耗散的情况下(即强太阳辐射)将太阳能电池组件与输出端子直接相连，以及在弱功率耗散的情况(即遮蔽期间)，经由DC/DC转换器将太阳能电池组件与输出端子相连，与太阳能电池组件的固定连接相比，这显著地增加了效率。

Description

太阳能电池组件的可控转变设备

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池组件的可控转变设备及其控制方法。 

背景技术

太阳能电池组件将诸如太阳光之类的电磁辐射转换为电能，并且例如包括几个太阳能电池。 

例如，太阳能电池组件单独或成组地连接成光电设备、小的电源独立用户或者空间飞船的电源。 

例如，表现太阳能电池组件的特征的太阳能电池组件的额定电功率(electric power rating)是开路电压和短路电流。所述额定电功率也可以依赖于单个太阳能电池的性能和电池组件内太阳能电池的连接。 

当几个电池组件串联工作时，可以将续流二极管(freewheelingdiode)或旁路二极管与每个电池组件或部分串(partial string)分别反平行地相连。可以将续流二极管与每个电池组件的输出端子相连，使得当电池组件提供电流时将所述续流二极管反相偏置为正常工作状态。 

通常，太阳能电池组件配置有连接盒，所述连接盒包住与电池组件中的各个部分串反平行连接的旁路二极管和太阳能电池组件的输出端子。 

如果遮蔽电池组件的部分串，电池组件的旁路二极管将传导遮蔽电池组件串和太阳能发生器串之间的差分电流。由于旁路二极管导电的事实，遮蔽电池组件的电压变得几乎为0(约-1V)，使得遮蔽电池组件串不再产生任何功率。 

为了避免这种现象，可以使用DC/DC转换器适应电流和电压，使得遮蔽电池组件串仍然耗散功率。然而，不利的是DC/DC转换器也工作于非遮蔽情况，产生电能损耗并且减小了太阳能发生器的总效率。 

图7A示出了与电池组件端子102直接相连的太阳能电池组件101的情况，而图7B示出了经由DC/DC转换器105与电池组件端子102相连的太阳能电池组件101的情况。在图7A的情况下，由于DC/DC转换器105的原因不会发生功率损耗，但是太阳能电池组件101的遮蔽导致上述问题。而相反地在图7B的情况下，太阳能电池组件101的遮蔽不会引起功率耗散的中断，但是影响了太阳能发生器的总效率，甚至影响太阳能电池组件101的总体照度。 

发明内容

本发明的目的是增加太阳能电池组件的效率。 

该目的是通过根据本发明的太阳能电池组件的可控转变设备和根据本发明的控制太阳能电池组件的可控转变设备的方法来实现的。 

本发明的基本思想在于当提供转变选项时，可以获得功率增加，据此将太阳能电池组件与输出端子或电池组件端子分别直接相连、或者经由DC/DC转换器与电池组件端子相连。这两种连接类型中用于最佳能量使用的连接类型可以通过控制将可控切换装置设定为第一位置或第二位置来确定，在所述第一位置将所述太阳能电池组件经由DC/DC转换器与电池组件端子相连，通过使用太阳能电池组件的功率输出处或电池组件端子处存在的特定性能来确定；在所述第二位置处，将太阳能电池组件与电池组件端子直接相连。换句话说，可以将太阳能电池组件的功率输出处包含太阳能电池组件当前产生功率信息的功率特征用于引起可控切换装置的有效控制，来增加太阳能电池组件的效率。 

附图说明

以下将参考附图讨论本发明的优选实施例，附图示出了： 

图1根据实施例的太阳能电池组件的可控转变设备的方框图，其中图1A示出了修改实施例； 

图2A和图2B对于不同强度辐射(a)到(d)的太阳能电池组件的电压/电流场特性或对于不同强度辐射(a)到(d)的太阳能电池组件的电压/功率场特性； 

图3根据另外实施例的太阳能电池组件的可控转变设备的方框图； 

图4根据再一个实施例的太阳能电池组件的可控制转变设备的方框图； 

图5根据控制根据实施例的可控转变设备的方框图； 

图6用于说明图5控制操作模式的流程图；以及 

图7A和图7B用于太阳能电池组件的传统端子结构的方框图。 

具体实施方式

图1示出了太阳能电池组件101的可控转变设备100的方框图。所述可控转变设备100包括输出端子102、可控切换装置103、控制器104和DC/DC转换器105。 

太阳能电池组件101包括与可控切换装置103和控制器104的输入相连的输出110。可控切换装置103具有两个输出113和115，输出113经由DC/DC转换器105与输出端102相连，输出115与输出端102直接相连。控制器104具有与太阳能电池组件的输出相连的输入110和/或与输出端102相连的第二输入111。换句话说，在图1中，DC/DC转换器105的输出、可控切换装置103的第二输出115、控制器104的输出端子102和第二输入在节点120相连。 

可控转变设备100可以通过考虑太阳能电池组件101的高照度时间将太阳能电池组件经由可控切换装置103与输出端子102直接相连、和在低照度时间经由DC/DC转换器15的间接相连是优选的，可以增加太阳能电池组件101的效率。 

下面，将讨论四种情况，一方面关于直接和间接连接、另一方面关于高照度和低照度的不同组合、以及这四种情况的优点和缺点。可以将以下四种变化如此区分：“V1.没有DC/DC转换器的强太阳辐射”、“V2.有DC/DC转换器的强太阳辐射”、“V3.有DC/DC转换器的弱太阳辐射”和“V4.没有DC/DC转换器的弱太阳辐射”。 

在强太阳辐射情况下，太阳能电池组件101的功率输出110的功率性 能特征较大，并且太阳能电池组件101应该直接与电池组件输出102相连，即使用变化V1。在这种情况下，如果太阳能电池组件101经由DC/DC转换器105与电池组件输出102相连，即如果使用变化V2，例如由于非理想结构减小了总效率，在DC/DC转换器105中可能会发生功率损耗。 

分别在弱太阳辐射或遮蔽时，太阳能电池组件101的功率输出110处的性能特征较小，并且根据变化V3，太阳能电池组件101应该经由DC/DC转换器105与电池组件输出102相连。在这种情况下，如果将太阳能电池组件1010电池组件输出102直接相连，即如果使用变化V4，减小了所产生的功率，并且在极端情况下，可能发生太阳能电池组件1010不提供任何电流，并且端子处的电压极性反转，使得太阳能电池组件101内的续流二极管(未示出)变成导电的，并且太阳能电池组件101不会再产生任何功率。在任一种情况下，当对于不具有DC/DC转化器105的太阳能电池组件进行操作时，减小了太阳能电池组件101的效率。 

如以下将更加详细地解释的，通过可控转变设备100在110和/或111较高功率特性的情况下选择经由115相连并且反之亦然，避免了两种不利的变化“V2.有DC/DC转换器的强太阳辐射”和“V4.没有DC/DC转换器的弱太阳辐射”。在详细讨论可控转变设备100的操作模式之前，将简要解释单独的部件。 

太阳能电池组件101可以具有几个半导体太阳能电池(未示出)，将这几个太阳能电池相连用于能量产生。例如，这些电池可以在前侧和后侧与导电迹线串联，而将单个电池的电压相加，与并联电路相比，可以将更薄的线用于连线。为了保护单独的以上状态情况的雪崩击穿，例如上述的部分遮蔽，可以将未示出的保护二极管或旁路二极管并联插入到可以桥接由遮蔽影响电池的电池。 

太阳能电池组件101可以由特定特征限定，例如开路电压、短路电流、具有最大功率的工作点电压、具有最大功率的工作点电流、具有最大功率的工作点功率、填充因子、功率变化随电池温度和电池组件效率的系数。为了获得较高的效率，太阳能电池组件101应该工作在具有最大功率的工作点，这可以通过具有最大功率的工作点电流和具有最大功率 的工作点电压来描述。如已经描述过的，太阳能电池组件101的输出110的功率随着太阳能电池组件101的照度而变化。作为太阳能电池组件101的功率或利用率的度量标准，控制器104使用太阳能电池租价1010的输出信号110的性能特征，所述性能特性可以包括输出110的电流和/或电压来控制可控切换装置103。可选地或附加地，控制器104使用输出端子102的信号111的性能特性，所述性能特性可以依赖于用于控制可控切换装置103的电流和/或电压。 

另外，控制器104可以依赖于太阳能电池组件101的功率输出110的性能特性，实现用于设定太阳能电池组件的工作点，其中为了清楚起见，在图1中未示出相应的箭头。可选地，也可以通过远离可控转变设备100的控制器(未示出)来调制或控制工作点，例如所述可控转变设备100位于太阳能电池组件101自身之中。在这种情况下，控制器104可以使用工作点控制器的工作点设置作为性能特性。 

可控切换装置103是具有两个切换位置的切换装置，其中在第一切换位置，太阳能电池组件101的功率输出110经由DC/DC转换器105与输出端子102相连，以及在第二切换位置，太阳能电池组件101的功率输出110通过使DC/DC转换器105旁路而与输出端子102相连。经由提供控制信号112的控制器104切换可控切换装置103的切换，将开关切换到第一或第二位置。控制器104通过使用太阳能电池组件101的功率输出处存在的性能特性和/或输出端子102处存在的性能特性来控制可控切换装置103，其中将可控切换装置103切换到第一或第二切换位置。在图5和图6中将给出控制器104的可能实施例的更具体描述。 

可控切换装置103可以包括按照模拟电路技术或数字电路技术实现的开关，例如在模拟电路技术中，运算放大器依赖于所施加的电压将一个或另一个输入与输出相连，或者在数字电路技术中，晶体管实现微分立的开关元件的晶体管电路。 

控制器104也可以按照模拟电路技术或数字电路技术。例如，可以经由在模拟电路技术中实现为运算放大器的比较器来实现控制器104。在这种实现中，比较器包括正电压输入和负电压输入、两个电压源输入和 一个电压输出。如果正输入处的电压比负输入处的电压高，输出电压接近正电源电压。按照相反的比例，输出电压接近负电源电压。比较器经常实现为没有使用反相耦合工作的特定运算放大器，即具有非常高的放大系数。集成电路表现为它们是为了预定用途特别研发的比较器，一个芯片上具有几个比较器，其放大器级并没有为线性运算优化，而是为快速转变和与逻辑电路兼容进行了优化。除了比较器之外，控制器104可以包括另外的运算放大器，所述另外的运算放大器形成为可叠加求和放大器、差分放大器、减法放大器或反相放大器。在这些元件的帮助下，控制器104的整个逻辑都可以按照模拟电路技术来实现。另外，控制器也可以按照数字电路技术实现，即作为处理程序代码的微处理器、或者作为连接数字逻辑元件的FPGA(现场可编程门阵列)、或者作为经由硬件实现为半导体元件的集成电路。 

DC/DC转换器105是用于电压转换的电子电路。为了存储能量，可以使用电感(感性转换器)。 

控制器104依赖于太阳能电池组件101提供的功率110控制可控切换装置103，使得太阳能电池组件101或者直接与输出端子102相连、或者经由DC/DC转换器105与输出端子102相连。随着太阳能电池组件101足够高的照度，即随着强辐射，太阳能电池组件101产生高能量，控制器104由于这种高性能特性而检测到高能量，使得控制器104引起所述功率按照无损模式、经由可控切换装置103与输出端子102相连。 

为了估计太阳能电池组件101提供的功率110，控制器104要求阈值，基于所述阈值，控制器可以决定太阳能电池组件101是处于强辐射状态还是遮蔽状态，并且依赖于所述阈值，控制器104可以将所提供的功率直接提供给输出端子102、或者可以插入DC/DC转换器105。 

图5的方框图示出了针对控制器104的一个实施例。将上述阈值实现为参考性能特性320，从外部提供给控制器104。 

在太阳能电池组件101部分屏蔽时，即在低辐射时，太阳能电池组件101几乎不产生功率。在这种情况下，控制器104检测由太阳能电池组件101提供的功率110中的减小，并且切换太阳能电池组件101和输出端子 102之间的DC/DC转换器105。 

由于DC/DC转换器105只在要求的时候才切换、并且因此器件在相同结果时没有不必要的功率下降，可控制转变设备100增加了太阳能电池组件101的效率。 

图1A示出了根据修改实施例的太阳能电池组件101的可控转变设备100的方框图。基于图1已经描述的元件将不再描述。在该实施例中，与图1所示相比，修改了可控切换装置。不同于图1，在根据图1A的实现中，在115中，DC/DC转化器分别于作为旁路或桥接电路的切换装置103’(例如机械开关或半导体开关)并联。如基于图1所述，切换装置103’由控制器104控制，用于在第一切换位置(开路)将太阳能电池组件101的功率输出110经由DC/DC转换器105与输出端子102相连，以及用于第二切换位置(闭路)桥接DC/DC转换器105，将太阳能电池组件101的功率输出110直接与输出端子相连。 

图2A和2B示出了太阳能电池组件对于不同辐射的特性场，其中图2A示出了对于增加辐射(a)到(d)的电压/电流场的特性，示出了象限I、区域1、2和3，其中在区域1电流曲线实质上是水平的，在区域2中略微下降，在区域3中急速下降并且进入象限IV。在象限II，电流增加迅速，因为在这一区域中旁路二极管是导电的。 

在图2B中，也示出了对于不同强度辐射(a)到(d)的电压/功率场特性，其中也示出了象限I中的区域1、2和3。可以看出，在区域1中功率实质上线性增加，在区域2中达到最大值，并且在区域3中下降。 

根据本发明，将控制器104实现为在区域1和3中引起DC/DC转换器的切换，而在区域2中将太阳能电池组件与输出端子直接相连。图2A和2B的图表中的区域2是最大功率位置周围的区域，结果是太阳能电池组件最佳工作点设置，其中根据本实施例，区域2从最大功率以下约2％的功率经由最大功率点延伸到最大功率以下约2％的点。 

只要控制器检测到的太阳能电池组件输出的功率在这一区域内，将太阳能电池组件的输出与输出端子直接相连，否则，即在如上所述的区域1和3，DC/DC转换器将被切换接入。 

图3示出了主要与图1结构相对应的本发明可控转变设备的另外实施例，其中与图1相反，切换装置103也连接在DC/DC转换器105和节点120之间。这样，太阳能电池组件101的输出经由DC/DC转换器和切换装置103的另外输入与切换装置103的输入并联，使得经由这样的结构，太阳能电池组件的输出按照上述方式，依赖于所施加的控制信号，或者直接与输出端子102相连，或者经由DC/DC转换器与输出端子102相连。 

图4示出了具有电池组件一侧部分200和端子一侧部分201的可控转变设备100的方框图。在图1中，经由分支点120实现端子一侧耦合，其中假设太阳能电池组件101的输出信号110或者经由DC/DC转换器105加载，或者直接加载到输出端子102。在图4中，图1的分支点110是可控切换装置103的一部分，所述可控切换装置103由下文称作电池组件一侧可控切换装置200的电池组件一侧部分和下文称作端子一侧可控切换装置201的端子一侧部分组成。因此，图1和图4示出了可控转变设备的两种实现。太阳能电池组件101的输出110与可控转变设备100的输入110相连。可控转变设备100由输出端子102、电池组件一侧可控切换装置200、端子一侧可控切换装置201、控制器104和DC/DC转换器105构成。 

太阳能电池组件101具有与电池组件一侧可控切换装置200的输出相连的输出。电池组件一侧可控切换装置200具有两个输入和两个输出。输入110与太阳能电池组件101的输出相连。第二输入112与控制器104的输出相连。电池组件一侧可控切换装置200的输出202与DC/DC转化器105的输入相连，另一输出204与端子一侧可控切换装置201的第二输入相连。端子一侧可控切换装置201具有三个输入和一个输出。一个输入203与DC/DC转换器105的输出相连。第二输入204与电池组件一侧可控切换装置200的第二输出相连。电池组件一侧可控切换装置201的第三那输入112与控制器104的输出相连。端子一侧可控切换装置的输出111与输出端子102是输入相连。 

控制器104具有两个输入和两个输出。一个输入110与太阳能电池组件101的输出110相连。第二输入111与输出端子102相连。控制器104的一个输出112与电池组件一侧可控切换装置200的输入相连，控制器104的第 二输出112与端子一侧的可控切换装置201相连。 

DC/DC转换器105具有输入和输出。输入202与电池组件一侧可控切换装置200的输出相连，以及DC/DC转换器105的输出203与端子一侧可控切换装置201的输入203相连。 

电池组件一侧可控切换装置200和DC/DC转换器105二者按照图1中所述的相同方式工作。代替图1中的分支120，在图4中端子一侧可控切换装置201在这一位置处相连，表示替代实现。电池组件一侧可控切换装置200和端子一侧可控切换装置201可以按照分立元件和模拟电路技术实现，如已经在图1中详细描述的。控制器104按照图1中相同的方式操作，其中区别在于代替图1中的一个控制信号，产生两个控制信号112。两个控制信号112与图1的控制信号112相同，这也是为什么在设计中没有区别。利用控制信号112，可以控制电池组件一侧可控切换装置200和端子一侧可控切换装置两者。如果控制器104经由控制信号112、按照切换到相同的第一切换位置的方式控制电池组件一侧可控切换装置200，然后同时地，将端子一侧可控切换装置201切换到第一切换位置。将其相应地应用于第二切换位置。 

在第一切换位置，太阳能电池组件110的功率输出经由DC/DC转换器105与输出端子102相连。在第二切换位置，太阳能电池组件101的功率输出通过旁路DC/DC转换器105而与输出端子102相连。电池组件一侧可控切换装置200依赖于控制信号112，将输入110与输出202或第二输入204相连。然而，端子一侧可控切换装置201依赖于控制器104的控制信号112，将输入203或第二输入204与输出111相连。 

图5示出了针对可控切换装置100的控制器104的可能方框图。控制器104包括比较器300、错误处理装置301和警报处理装置302。控制器104具有四个输入和一个输出。在优选实施例中，一个输入330反馈性能特性，并且与太阳能电池组件101的输出110相连，然而，也可以包括按照不同方式测量的性能特性，例如从太阳能电池组件101的输出110和输出端子102的输入111得出的性能特性。在另外的实施例中，例如，输入330也可以由反馈输出110的第一输入和反馈输入111的第二输入构成。 

第二输入320用于将太阳能电池组件的外部或内部参考性能特征与控制器104相连。第三输入310将错误信号F反馈到错误处理装置。第四输入311将警报信号反馈到警报处理装置。控制器104的输出112根据图1与可控切换装置相连，或者根据图4同时与电池组件一侧可控切换装置200和端子一侧可控切换装置201相连。图1中的虚线箭头表示控制器104分别依赖于可控切换装置103或200和201的实现来提供输出或附加地第二输出(虚线)。比较器300具有两个输入和一个输出。在优选实施例中，一个输入330反馈性能特性，并且与太阳能电池组件101的输出相连。然而，与以上实施例相对于，可以与一个或几个输入或输出相连。第二输入320与用于切换参考性能特性的输入相连。比较器300的输出312与错误处理装置302的输入相连。 

错误处理装置301具有两个输入和一个输出。一个输入312与比较器300的输出相连，第二输入310与用于切换错误信号的输入相连。错误处理装置301的输出313与警报处理装置302的输入相连。 

警报处理装置302具有两个输入和一个输出。一个输入313与错误处理装置301的输出相连，第二输入311与用于切换警报信号的输入相连。警报处理装置302的输出112等于控制器104的输出112，并且根据图1与可控切换装置103的控制输入112相连、或者根据图4与电池组件一侧可控切换装置200和端子一侧可控切换装置201相连。对于第二种情况，图5中的虚线表示控制信号112到达200和201两者。 

控制器104的比较器300用于实现执行输入330处的性能特性和参考性能特性之间的比较。在比较器300的具体实现中，执行输入300处的性能特性比参考性能特性高还是相等的测试。如果满足该条件，比较器将其输出信号312切换到状态“第二切换位置”，用于控制可控转变设备，使得太阳能电池组件101的功率输出110通过旁路DC/DC转换器105与输出端子102相连。如果没有满足上述条件，即输入330处的性能特性小于参考性能特性，比较器300将其输出信号312切换到状态“第一切换位置”，这意味着控制可控切换装置103将太阳能电池组件101的功率输出110经由DC/DC转换器105与输出端子102相连。 

在另外的实现中，比较器300用于实现当输入330处存在的性能特性具有与参考性能特性320的特定关系时，将可控切换装置103切换到第二切换位置，并且用于当在输入330处存在的相同性能特性不具有与参考性能特性320的这种关系时，将可控切换装置103切换到第二切换位置。 

可以经由参考性能特性的输入外部反馈参考性能特性320，可以从太阳能电池组件101的功率输出的性能特性110存储、牢固地集成或得出参考性能特性。例如，参考性能特性320是用于输入330处的性能特性的参考的固定性能特性。这意味着利用参考性能特性320，可以区分太阳能电池组件101是否用全部功率工作、或者是否处于遮蔽状态并且用减小的功率工作。例如，可以从外部反馈参考性能特性，即经由发生器产生、并且然后存储在可控转变设备100的存储器中。参考性能特性320也可以具有固定值，将其牢固地集成到可控转变设备100中。在优选实施例中，从太阳能电池组件101的功率输出处的性能特性和输出端子102处的性能特性得出参考性能特性。 

参考性能特性320的偏离的优选实现是用于形成太阳能电池组件101的功率输出处的性能特性110或输出端子102处的性能特性111的时间最大值，并且使用所述最大值作为参考性能特性320。在典型应用中，性能特性110在太阳能电池组件101的功率输出处随时间而变化。在强太阳辐射时，太阳能电池组件110提供最大功率，在较弱太阳辐射或者遮蔽时，太阳能电池组件101只提供减少的功率，这在太阳能电池组件101的功率输出处的性能特性也是明显的。如果形成了太阳能电池组件101的功率输出处的这些性能特性的最大值，获得了太阳能电池组件的最大功率产生值。利用这一值，可以做出将太阳能电池组件101的输出110直接与输出端子102相连、还是DC/DC转换105成为必要的判决。 

错误处理装置301用比较器300的输出作为输入。利用第二输入310，错误处理装置301与错误输出相连。经由错误输出，向控制器104通报错误，即如果在可控切换装置103、或电池组件一侧可控切换装置200或端子一侧可控切换装置201分别发生缺陷，经由错误端子将错误存在信号发信号给错误处理装置301。按照相同的方式，将DC/DC转换器105的错误通 报给控制器104的错误输入310。在优选实施例中，当在错误输出301处发生错误时，错误处理装置301决定将可控切换装置103切换到第二位置。这意味着太阳能电池组件101通过旁路DC/DC转换器105而与输出端子直接相连。如果没有发生错误，将比较器312的输出信号直接切换到错误处理装置313的输出。当发生错误时，错误处理装置313的输出信号按照将其切换到第二切换位置的相同方式控制可控切换装置103。 

警报处理装置302具有两个输入和一个输出。一个输入313与错误处理装置301的输出相连，第二输入311与警报输出相连。警报处理装置112的输出与控制器104的输出相对应，并且是可控切换装置103的输入。警报处理装置302实现用于当存在警报时将可控切换装置103切换到第三切换位置。该第三切换位置实现用于将太阳能电池组件101的输出与输出端子102分立，即当存在警报时，将太阳能电池组件101与其输出端子102断开。这在火警情况下是有用的。因此，警报输出311与火警检测器相连，并且向警报处理装置301通报火警。例如，针对警报的另外实现可以是DC/DC转换器105的缺陷，可以具有向输出端子102提供过高功率的效果。在错误输出310的帮助下，通过将太阳能电池组件端子101直接与输出端子相连已经覆盖了DC/DC转换器105错误的情况，但是另外的一种可能是将太阳能电池组件端子101与输出端子102分立、同时通报运行商警报。这可以由警报处理装置202来触发。 

而在优选实现中，比较器300连接在错误处理装置301的前部，并且相同地连接在警报处理装置302的前部，这种顺序也可以改变。在另一种实现中，也可以将比较器输出31与警报处理装置320的输入相连，并且将警报处理装置302的输出与错误处理装置301的输入相连，并且将其输出与可控切换装置103的输入相连。同样，错误处理装置301和警报处理装置302可以再比较器300的前端实现，这意味着可以任意改变三个模块300、301和302的顺序。如果可控转变设备100处于非控制状态，控制器104的输出112按照将其切换到第二切换位置的方式打开可控切换装置103。如果不存在控制器104的输出信号112，那么这样实现可靠切换装置103，使得其处于第二切换位置的状态，即通过使DC/DC转换器105旁路将 太阳能电池组件输出101与输出端子102相连。 

尽管图5中的比较器只示出了用于性能特性的一个输入330，如以上已经讨论过的，比较器300也可以具有用于第二性能特性的另外输入。例如，比较器300可以具有输入110和输入111，并且将这些输入与输入320处的参考性能特性(PR)相关联。 

在另外的实现中，比较器300也可以包括用于第二参考性能特性的附加输入。另外，比较器300可以具有针对性能特性的几个输入以及针对参考性能特性的几个输入，其中比较器可以将性能特性与参考性能特性相关联。 

图6示出了图5的控制器的操作模式的流程图。流程图的输入量是输入330处的功率性能特性(P)、输入111处的参考性能特性(PR)、输入310处的错误(E)和输入311处的警报(A)。流程图的输出时控制器104的输出112，因此同时也是可控切换装置103的输入。 

在条件分支元件400的第一比较步骤中，执行输入330处的性能特性(P)是否高于或等于输入320处的参考性能特性的测试。如果是这种情况，在指令401中控制可控切换装置103，使得将可控切换装置103切换到第二切换位置，即将太阳能电池组件101通过旁路DC/DC转换器105直接输出端子102相连。如果不满足条件分支元件400的条件，控制可控切换装置103，使得将可控切换装置103切换到第一切换位置，即将太阳能电池组件101经由DC/DC转换器105与输出端子102相连。在切换控制之后，将条件分支装置400的两个分支在点407处组合在一起，并且依赖于是否已经通过条件分支元件400的肯定或否定情况，不同的控制信号的结果是哪一个是用于条件分支元件403询问的输入信号。 

在这种询问中，检查是否将错误(E)施加到输入310。对于肯定情况，在指令404中控制控制信号，使得将可控切换装置103切换到第二切换位置。对于否定情况，即不存在错误信号，不改变所施加的控制信号312。将条件分支元件403的两个询问分支在点408处组合，使得控制信号313结果是对于条件分支元件405的输入信号。 

在条件分支元件405的询问中，检查是否在警报输入311处施加警 报。如果是这种情况，控制可控切换装置103，使得将可控切换装置103切换到第三切换位置，这意味着将太阳能电池组件101与输出端子102分立。如果条件分支元件405的询问表示没有发生警报，将警报处理装置302的输入控制信号313按照未修改的方式与输出相连。将条件分支元件405的两个分支在点409进行组合，并且确定控制器104的输出112，用于控制可控切换装置103。 

如图5中已经提到的，可以改变询问的顺序。例如在另外的实现中，可以首先通过警报询问405，并且当存在警报时，可以跳过另外的询问。然后，可以执行错误询问403，并且当存在警报时，可以跳过另外的询问。然后，作为最后的步骤，可以执行太阳能电池组件的功率输出处的性能特性和参考性能特性之间的功率比较400。 

图7A和7B示出了针对太阳能电池组件101的传统端子结构的方框图。通常，如图7A所示，将太阳能电池组件101与其输出端子102直接相连。然而，当太阳能电池组件101部分遮蔽时，根据图7A的直接连接存在缺陷。 

如果遮蔽了太阳能电池组件101的部分串，如上所述，其续流二极管传导遮蔽电池组件串101的电流和太阳能发生器串的电流之间的差分电流，并且遮蔽串101将再产生足够的功率。为了避免这种情况，可以如图7B所示地使用DC/DC转换器105。DC/DC转换器105适应电流和电压，使得遮蔽的电池组件串101仍然耗散功率。然而，DC/DC转换器105不会工作于遮蔽状态，并且通过器件中功率下降来影响太阳能发生器产生的总效率。 

也可以如下描述另外的实现：本发明包括：控制器104，也可以实现为检测装置，检测电池组件串101的遮蔽情况；转变设备103，在无遮蔽情况下建立太阳能电池组件的电池组件串101和输出端子之间的直接连接，并且在遮蔽情况下经由DC/DC转换器105连接太阳能的遮蔽部分串101和输出端子。 

有利地，这样实现转变设备100，使得建立直接连接作为标准，并且不得不积极地切换经由DC/DC转换器105的连接。 

另外，有利地实现转变设备100，使得在遮蔽检测器104或DC/DC转换器105在检测到错误的情况下，建立与输出端子的直接连接。 

本发明的另外有利实现允许通过改变设备100将太阳能电池组件101与端子102分离。这在火警情况下特别有用。因此，检测装置D获得用于检测火警的另外检测器。 

依赖于环境，本发明方法可以用硬件或软件实现。这种实现可以在数字存储介质上实现，特别是具有可以与执行各个方法的可编程计算机系统协同操作的电子可读控制信号的盘或光盘。因此总体来说，本发明也包括在具有程序代码的计算机程序产品，当在计算机上运行计算机程序代码时，所述程序代码用于执行在机械可读载体上存储的本发明方法。换句话说，本发明可以用具有程序代码的计算机程序来实现，当在计算机上运行计算机程序时，所述程序代码用于执行所述方法。 

Claims (11)

1.一种太阳能电池组件(101)的可控转变设备(100)，包括：

输出端子(102)；

DC/DC转换器(105)；

具有第一切换位置和第二切换位置的可控切换装置(103，103’)；以及

控制器(104)，用于控制可控切换装置(103)，通过使用在太阳能电池组件(101)的功率输出处存在的性能特性或在输出端子(102)处存在的性能特性(111)，依赖于所述太阳能电池组件(101)的照度情况将可控切换装置(103)切换到第一切换位置或第二切换位置，

其中在第一切换位置，经由包括DC/DC转换器(105)的第一路径将太阳能电池组件(101)的功率输出(110)只与输出端子102相连，以及

其中在第二切换位置，经由使DC/DC转换器(105)旁路的第二路径将太阳能电池组件(101)的功率输出(110)只与输出端子(102)相连。

2.根据权利要求1所述的可控转变设备(100)，其中所述控制器(104)还实现为依赖于在太阳能电池组件的功率输出处存在的性能特性(110)，来设定太阳能电池组件的工作点。

3.根据权利要求1所述的可控转变设备(100)，其中所述控制器(104)包括：

用于参考性能特性(320)的输入；

比较器(300)，将在太阳能电池组件(101)的功率输出处存在的性能特性(110)与基准性能特性(320)比较；

其中，将比较器(300)实现为，当太阳能电池组件(101)的功率输出处存在的性能特性(110)具有与参考性能特性(320)的特定关系时，将所述可控切换装置(103)切换到第二切换位置，以及当太阳能电池组件(101)的功率输出处存在的性能特性(110)不具有与参考性能特性(320)的特定关系时，将所述可控切换装置(103)切换到第二切换位置。

4.根据权利要求1所述的可控转变设备(100)，其中所述可控切换装置(103)实现为使得在非受控情况下，所述可控切换装置(103)处于第二切换位置。

5.根据权利要求1所述的可控转变设备(100)，其中所述控制器(104)还包括：

错误处理装置(301)，用于检测可控切换装置(103)或DC/DC转换器(105)的缺陷，所述错误处理装置(301)实现为如果存在可控切换装置(103)或DC/DC转换器(105)的错误，将可控切换装置(103)切换到第二切换位置。

6.根据权利要求1所述的可控转变设备(100)，其中所述可控切换装置(103)还包括：

第三切换位置，其中将太阳能电池组件(101)的功率输出(110)与输出端子(102)相分离。

7.根据权利要求6所述的可控转变设备(100)，其中所述控制器(104)还包括：

警报处理装置(302)，用于检测可控转变设备(100)、太阳能电池组件(101)或输出端子(102)的警报，所述警报处理装置(302)实现为如果存在可控转变设备(100)、太阳能电池组件(101)或输出端子(102)的警报，将可控切换装置(103)切换到第三切换位置。

8.根据权利要求3所述的可控转变设备(100)，其中经由参考性能特性的输入外部地反馈参考性能特性，从太阳能电池组件(101)的功率输出的性能特性(110)中存储、牢固地集成或得出所述参考性能特性。

9.根据权利要求1所述的可控转变设备(100)，其中将可控切换装置(103’)和DC/DC转换器(105)并联连接在太阳能电池组件的功率输出(110)和输出端子之间。

10.根据权利要求9所述的可控转变设备(100)，其中所述可控切换装置(103’)包括机械开关或半导体开关。

11.一种控制太阳能电池组件(101)的可控转变设备(100)的方法，所述可控转变设备(100)包括：

输出端子(102)；

DC/DC转换器(105)；以及

具有第一切换位置和第二切换位置的可控切换装置(103)；

所述方法包括：

控制可控切换装置(103)，通过使用在太阳能电池组件(101)的功率输出处存在的性能特性(110)或在输出端子(102)处存在的性能特性(111)，依赖于所述太阳能电池组件(101)的照度情况将可控切换装置(103)切换到第一切换位置或第二切换位置；

其中在第一切换位置，经由包括DC/DC转换器(105)的第一路径将太阳能电池组件(101)的功率输出(110)只与输出端子102相连，以及

其中在第二切换位置，经由旁路DC/DC转换器(105)的第二路径将太阳能电池组件(101)的功率输出(110)只与输出端子(102)相连。

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