特許 7572017 電源システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】電源システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/10 20060101AFI20241016BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20241016BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20241016BHJP

   H02M 3/00 20060101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

H02J1/10

H02J1/00 306C

H02J1/00 309F

H02M3/155 A

H02M3/00 A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023512106

(86)(22)【出願日】2021-08-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-13

(86)【国際出願番号】 CN2021112746

(87)【国際公開番号】W WO2022037522

(87)【国際公開日】2022-02-24

【審査請求日】2023-03-28

(31)【優先権主張番号】202010839416.8

(32)【優先日】2020-08-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】521531171

【氏名又は名称】ファーウェイ デジタル パワー テクノロジーズ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】チェン，ドーン

(72)【発明者】

【氏名】ツァオ，ジェン

(72)【発明者】

【氏名】リウ，ヨーンチュエン

(72)【発明者】

【氏名】ヤオ，シヤオフオン

【審査官】早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００２６８４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５３５０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１４０８９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／１１８２７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－２４５１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９０５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１９３７６５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ１／００－１／１６

Ｈ０２Ｊ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４－７／３６

Ｈ０２Ｊ９／００－１１／００

Ｈ０２Ｍ３／００－３／４４

Ｈ０２Ｓ１０／００－１０／４０

Ｈ０２Ｓ３０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１直流バス及び第２直流バスと、第１ストリングが位置する第１ブランチと、第２ストリングが位置する第２ブランチと、切替スイッチユニットと、第１の電圧補償ユニットと、コントローラと、を有する電源システムであって、
前記切替スイッチユニットは、前記コントローラから受信される電圧補償有効化信号に基づいて前記第１の電圧補償ユニットを前記第１ブランチに接続するように構成され、前記電圧補償有効化信号は、前記第１ストリングの動作状態パラメータ及び前記第２ストリングの動作状態パラメータに基づいて前記コントローラによって生成され、
前記第１の電圧補償ユニットは、前記第１ブランチの出力電圧を補償するように構成され、
前記第１の電圧補償ユニットは第１出力端子及び第２出力端子を有し、前記第１の電圧補償ユニットの前記第１出力端子が前記第１直流バスに接続されており、
前記切替スイッチユニットは、前記電圧補償有効化信号に基づいて前記第１の電圧補償ユニットの前記第２出力端子を前記第１ストリングの一方の端子に接続するように構成され、
前記第１ストリングの他方の端子は前記第２直流バスに接続されており、
前記切替スイッチユニットは更に、前記電圧補償有効化信号に基づいて前記第２ストリングの一方の端子を前記第１直流バスに接続するように構成され、
前記第２ストリングの他方の端子は前記第２直流バスに接続されている、
電源システム。

【請求項2】

前記第１の電圧補償ユニットは更に、第１入力端子及び第２入力端子を含み、
前記第１の電圧補償ユニットの前記第１入力端子は前記第１直流バスに接続され、前記第１の電圧補償ユニットの前記第２入力端子は前記第２直流バスに接続されている、
請求項１に記載の電源システム。

【請求項3】

前記第１ストリングは、少なくとも２つのサブストリングを有する、請求項１に記載の電源システム。

【請求項4】

前記第１ストリングは太陽光発電ストリングであり、前記第１ストリングに含まれる前記少なくとも２つのサブストリングのそれぞれの最大電力点に対応する出力電圧範囲が少なくとも部分的に重なり合う、請求項３に記載の電源システム。

【請求項5】

前記切替スイッチユニットは、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとの間の第１切替サブスイッチを有し、該第１切替サブスイッチは接点スイッチ又は半導体スイッチであり、
前記切替スイッチユニットは、前記電圧補償有効化信号に基づいて、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとを接続するように前記第１切替サブスイッチを制御するように構成される、
請求項１に記載の電源システム。

【請求項6】

前記切替スイッチユニットは更に第２切替サブスイッチを有し、
前記切替スイッチユニットは更に、前記電圧補償有効化信号に基づいて、当該電源システム内の前記第１直流バスと前記第２ストリングとを接続するように前記第２切替サブスイッチを制御するように構成される、
請求項５に記載の電源システム。

【請求項7】

前記第１切替サブスイッチは、第１の半導体スイッチ及び第２の半導体スイッチを有し、前記第１の半導体スイッチは、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとを接続するように構成され、前記第２の半導体スイッチは、前記第１ストリングを当該電源システム内の前記第１直流バスから切り離すように構成され、
前記切替スイッチユニットは、前記電圧補償有効化信号に基づいて、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとを接続するように前記第１の半導体スイッチを制御するとともに、前記第１ストリングを前記第１直流バスから切り離すように前記第２の半導体スイッチを制御するように構成される、
請求項５に記載の電源システム。

【請求項8】

前記第１切替サブスイッチは、第３の半導体スイッチ及びダイオードを有し、前記第３の半導体スイッチは、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとを接続するように構成され、前記第３の半導体スイッチが前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとを接続するときに前記ダイオードがリバース遮断状態にあることで、前記ダイオードは、前記第１ストリングを当該電源システム内の前記第１直流バスから切り離すように構成され、
前記切替スイッチユニットは、前記電圧補償有効化信号に基づいて、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとを接続するように前記第３の半導体スイッチを制御するとともに、前記第１ストリングを前記第１直流バスから切り離すように構成される、
請求項５に記載の電源システム。

【請求項9】

前記第１の電圧補償ユニットは非絶縁バック変換回路を有する、請求項１に記載の電源システム。

【請求項10】

当該電源システムは、Ｎ個のストリングが位置するＮ個のブランチ、及びＭ個の電圧補償ユニットを有し、Ｎ及びＭはどちらも正の整数であり、ＭはＮより小さく、前記Ｎ個のブランチは前記第１ブランチ及び前記第２ブランチを含み、前記Ｍ個の電圧補償ユニットは前記第１の電圧補償ユニットを含み、
前記切替スイッチユニットは、前記電圧補償有効化信号に基づいて、前記電圧補償ユニットの全部又は一部をそれぞれ一部のブランチに接続するように構成される、
請求項１に記載の電源システム。

【請求項11】

各ストリングが、少なくとも１つの直流コンポーネントと、該直流コンポーネントに対応するコンバータとを有し、該コンバータが、対応する前記直流コンポーネントの動作状態を調整するように構成される、請求項１に記載の電源システム。

【請求項12】

前記第１ストリング及び前記第２ストリングは太陽光発電ストリングである、請求項１に記載の電源システム。

【請求項13】

電源システムに適用される電源方法であって、前記電源システムは、第１直流バス及び第２直流バスと、第１ストリングが位置する第１ブランチと、第２ストリングが位置する第２ブランチと、第１の電圧補償ユニットと、コントローラとを有し、当該方法は、
前記コントローラから電圧補償有効化信号を受信し、前記電圧補償有効化信号に基づいて前記第１の電圧補償ユニットを前記第１ブランチに接続するステップであり、前記電圧補償有効化信号は、前記第１ストリングの動作状態パラメータ及び前記第２ストリングの動作状態パラメータに基づいて前記コントローラによって生成されるものである、ステップ、
を有し、
前記第１の電圧補償ユニットは、前記第１ブランチの出力電圧を補償するように構成され、
前記第１の電圧補償ユニットは第１出力端子及び第２出力端子を有し、前記第１の電圧補償ユニットの前記第１出力端子が前記第１直流バスに接続されており、
前記電圧補償有効化信号に基づいて前記第１の電圧補償ユニットを前記第１ブランチに接続することは、
前記電圧補償有効化信号に基づいて前記第１の電圧補償ユニットの前記第２出力端子を前記第１ストリングの一方の端子に接続すること、
を有し、
前記第１ストリングの他方の端子は前記第２直流バスに接続されており、
当該方法は更に、前記電圧補償有効化信号に基づいて前記第２ストリングの一方の端子を前記第１直流バスに接続するステップ、
を有し、
前記第２ストリングの他方の端子は前記第２直流バスに接続されている、
方法。

【請求項14】

前記電源システムは更に、切替スイッチユニットを有し、
前記切替スイッチユニットは、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとの間の第１切替サブスイッチを有し、該第１切替サブスイッチは接点スイッチ又は半導体スイッチであり、
前記電圧補償有効化信号に基づいて前記第１の電圧補償ユニットを前記第１ブランチに接続することは、
前記電圧補償有効化信号に基づいて、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとを接続するように前記第１切替サブスイッチを制御すること、
を有する、
請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記切替スイッチユニットは更に第２切替サブスイッチを有し、当該方法は更に、
前記電圧補償有効化信号に基づいて、前記電源システム内の前記第１直流バスと前記第２ストリングとを接続するように前記第２切替サブスイッチを制御するステップ、
を有する、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記第１切替サブスイッチは、第１の半導体スイッチ及び第２の半導体スイッチを有し、
前記電圧補償有効化信号に基づいて、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとを接続するように前記第１切替サブスイッチを制御することは、
前記電圧補償有効化信号に基づいて、前記第１の電圧補償ユニットと前記第１ストリングとを接続するように前記第１の半導体スイッチを制御するとともに、前記第１ストリングを前記第１直流バスから切り離すように前記第２の半導体スイッチを制御すること、
を有する、
請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この出願は、２０２０年８月１９日に中国国家知識産権局に出願された、“電源システム及び方法”と題された中国特許出願第２０２０１０８３９４１６．８号に対する優先権を主張するものであり、その出願をその全体にてここに援用する。

【0002】

この出願は、電源技術の分野に関し、特に、電源システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

ストリングは、直列に接続された複数の太陽光発電モジュール又は複数のバッテリを含む。複数のストリングが並列に接続されて電源システムを形成し得る。電源システムは、例えば太陽光発電及び無停電電源などのシナリオに広く適用され得る。それら複数のストリングは互いに異なることもある。例えば、太陽光発電用途では、ストリングが陰となる状態が異なり、ストリングの最大電力点において異なる出力電圧をもたらす。従って、電源システムの出力電力は損失を持つ。他の一例では、バッテリの放電用途において、ストリングに含まれるバッテリの数量及び／又はバッテリの減価償却度が異なり、ストリングの放電終了電圧が異なる。その結果、複数のストリングのうちの一部内のバッテリは完全に放電されているが、複数のストリングのうちの一部内のバッテリはそうでないということなどになる。

【0004】

電源システムの出力電力を確保するために、又はストリングの放電終了電圧を一致したものにするために、従来技術では図１に示す電源システムが使用されており、各ストリングが位置するブランチにＤＣ－ＤＣコンバータ（Direct-Current-Direct-Current converter、入力直流電圧を指定の直流電圧に変換し、該指定の直流電圧を出力する電圧変換器）を接続され、各ＤＣ－ＤＣコンバータが、そのＤＣ－ＤＣコンバータに接続されたブランチの出力電圧を補償する。従来技術における各ストリングはＤＣ－ＤＣコンバータに直列に接続されており、ストリングの出力電流がＤＣ－ＤＣコンバータを流れて高いシステム損失を生じさせる。

【発明の概要】

【0005】

上述の問題に基づき、この出願は、システム損失及びシステムコストを低減させるための電源システム及び方法を提供する。

【0006】

この出願の実施形態の第１態様は、第１ストリングが位置する第１ブランチと、第２ストリングが位置する第２ブランチと、切替スイッチユニットと、第１の電圧補償ユニットと、コントローラと、を含む電源システムを提供する。

【0007】

切替スイッチユニットは、コントローラによって送信される電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットが第１ブランチの出力電圧を補償するように第１の電圧補償ユニットを第１ブランチに接続すべきかを選択する。電圧補償有効化信号は、第１ストリングの動作状態パラメータ及び第２ストリングの動作状態パラメータに基づいてコントローラによって生成される。すなわち、複数の異なるストリングの動作状態パラメータに基づいて、電圧補償ユニットが、電圧補償を要するストリングが位置するブランチのみに接続され、電圧補償を要しないストリングが位置するブランチには接続されず、それにより、電圧補償を要しないブランチ内で電圧補償ユニットが不必要なシステム損失を生じさせることが防止され、システムコストが低減される。

【0008】

第１態様を参照するに、第１の取り得る実装において、当該電源システムは更に、第１直流バス及び第２直流バスを含む。第１の電圧補償ユニットは第１出力端子及び第２出力端子を含み、第１の電圧補償ユニットの第１出力端子が第１直流バスに接続される。切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットの第２出力端子を第１ストリングの一方の端子に接続し、第１ストリングの他方の端子を第２直流バスに接続する。当該取り得る実装において、第１直流バスは正の直流バス又は負の直流バスとし得る。切替スイッチユニット及び第１の電圧補償ユニットは正の直流バス側及び負の直流バス側のどちらに配置されてもよく、電源システムの適用性を向上させることができる。

【0009】

第１態様の第１の取り得る実装を参照するに、第２の取り得る実装において、切替スイッチユニットは更に、電圧補償有効化信号に基づいて、第２ストリングの一方の端子を第１直流バスに接続し、第２ストリングの他方の端子は第２直流バスに接続される。当該取り得る実装において、第２ストリングは、第１の電圧補償ユニットを経由せずに直流バスに直接接続され、それにより、電圧補償ユニットが第２ブランチ上で不必要なシステム損失を生じさせることが防止される。

【0010】

第１態様の第１の取り得る実装又は第１態様の第２の取り得る実装を参照するに、第３の取り得る実装において、第１の電圧補償ユニットは更に、第１入力端子及び第２入力端子を含む。

【0011】

第１の電圧補償ユニットの第１入力端子は第１直流バスに接続され、第１の電圧補償ユニットの第２入力端子は第２直流バスに接続される。当該取り得る実装において、直流バスを第１の電圧補償ユニットの入力に接続することは、実際には、第２ストリングの出力を第１の電圧補償ユニットの電源として使用しており、それにより、別の電源への外部接続が回避される。斯くして、システムの電源の数を減らすことができ、システムの単純さを向上させることができる。

【0012】

第１態様又は第１態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第４の取り得る実装において、第１ストリングは、少なくとも２つのサブストリングを含む。当該取り得る実装では、少なくとも２つのサブストリングが並列に接続されて１つの切替スイッチユニット及び１つの電圧補償ユニットを共有することで、システムコストを更に低減させることができる。

【0013】

第１態様の第４の取り得る実装を参照するに、第５の取り得る実装において、第１ストリングに含まれる少なくとも２つのサブストリングのそれぞれの最大電力点に対応する出力電圧範囲が少なくとも部分的に重なり合う。

【0014】

第１態様又は第１態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第６の取り得る実装において、切替スイッチユニットは、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとの間の第１切替サブスイッチを含み、該第１切替サブスイッチは接点スイッチ又は半導体スイッチである。

【0015】

切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第１切替サブスイッチを制御する。

【0016】

第１態様の第６の取り得る実装を参照するに、第７の取り得る実装において、切替スイッチユニットは更に第２切替サブスイッチを含む。

【0017】

切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、当該電源システム内の第１直流バスと第２ストリングとを接続するように第２切替サブスイッチを制御する。

【0018】

第１態様の第６の取り得る実装を参照するに、第８の取り得る実装において、第１切替サブスイッチは、第１の半導体スイッチ及び第２の半導体スイッチを含み、第１の半導体スイッチは、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように構成され、第２の半導体スイッチは、第１ストリングを当該電源システム内の第１直流バスから切り離すように構成される。

【0019】

切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第１の半導体スイッチを制御するとともに、第１ストリングを第１直流バスから切り離すように第２の半導体スイッチを制御する。当該取り得る実装では、半導体スイッチが切替スイッチユニットとして使用される。接点スイッチと比較して、半導体スイッチは電源システムの体積を小さくすることができるとともに、高電圧及び大電流でスイッチオン及びスイッチオフ動作を行うことができ、それによりシステムの安全性を向上させる。

【0020】

第１態様の第６の取り得る実装を参照するに、第９の取り得る実装において、第１切替サブスイッチは、第３の半導体スイッチ及びダイオードを含み、第３の半導体スイッチは、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように構成され、第３の半導体スイッチが第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するときにダイオードがリバース遮断状態にあることで、ダイオードは、第１ストリングを当該電源システム内の第１直流バスから切り離すように構成される。

【0021】

切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第３の半導体スイッチを制御するとともに、第１ストリングを第１直流バスから切り離す。当該取り得る実装では、半導体スイッチとダイオードとの組み合わせが切替スイッチユニットとして使用される。２つの半導体スイッチの使用と比較して、システムコストを更に低減させることができる。

【0022】

第１態様又は第１態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第１０の取り得る実装において、コントローラは更に、第１ストリングの動作状態パラメータ及び第２ストリングの動作状態パラメータに基づいて電圧補償基準値を決定して、該電圧補償基準値を第１の電圧補償ユニットに送信し、第１の電圧補償ユニットは、該電圧補償基準値に基づいて第１ブランチの出力電圧を補償する。

【0023】

第１態様又は第１態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第１１の取り得る実装において、第１の電圧補償ユニットは非絶縁バック変換回路を含む。当該取り得る実装では、小さい体積で高効率の非絶縁バック変換回路が電圧補償ユニットとして使用されることで、システムの体積を小さくすることができるとともに、システムの効率を向上させることができる。

【0024】

第１態様又は第１態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第１２の取り得る実装において、当該電源システムは、Ｎ個のストリングが位置するＮ個のブランチ、及びＭ個の電圧補償ユニットを含み、Ｎ及びＭはどちらも正の整数であり、ＭはＮより小さく、Ｎ個のブランチは第１ブランチ及び第２ブランチを含み、Ｍ個の電圧補償ユニットは第１の電圧補償ユニットを含み、切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、電圧補償ユニットの全部又は一部をそれぞれ一部のブランチに接続するように構成される。当該取り得る実装では、電圧補償ユニットが、電圧補償を要するブランチに接続され、電圧補償を要しないブランチには接続されず、それにより、電圧補償を要しないブランチ内で電圧補償ユニットが不必要なシステム損失を生じさせることが防止される。さらに、電圧補償ユニットの数がストリングの数よりも少ない。電圧補償ユニットの数がストリングの数に等しいものである従来技術と比較して、電圧補償ユニットの数を減らすことができ、システムコストを低減させることができる。

【0025】

第１態様又は第１態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第１３の取り得る実装において、各ストリングが、少なくとも１つの直流コンポーネントと、該直流コンポーネントに対応するコンバータとを含み、該コンバータが、対応する直流コンポーネントの動作状態を調整するように構成される。当該取り得る実装では、該コンバータが昇圧又は降圧を通じて入力電圧を一定の電圧に変換する。すなわち、該コンバータを用いることによってストリング内の直流コンポーネントに対して電圧調整を行って、直流コンポーネントの動作状態を最適化する。

【0026】

第１態様又は第１態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第１４の取り得る実装において、第１ストリング及び第２ストリングは太陽光発電ストリングである。

【0027】

第１態様又は第１態様の第１乃至第１３の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第１５の取り得る実装において、第１ストリング及び第２ストリングはエネルギー貯蔵バッテリストリングである。

【0028】

この出願の実施形態の第２態様は、電源システムに適用されるストリング補償方法を提供し、電源システムは、第１ストリングが位置する第１ブランチと、第２ストリングが位置する第２ブランチと、第１の電圧補償ユニットと、コントローラとを含み、当該方法は、
コントローラから電圧補償有効化信号を受信し、電圧補償有効化信号に基づいて第１の電圧補償ユニットを第１ブランチに接続するステップであり、電圧補償有効化信号は、第１ストリングの動作状態パラメータ及び第２ストリングの動作状態パラメータに基づいてコントローラによって生成されるものである、ステップ、を含み、第１の電圧補償ユニットは、第１ブランチの出力電圧を補償するように構成される。すなわち、複数の異なるストリングの動作状態パラメータに基づいて、電圧補償ユニットが、電圧補償を要するストリングが位置するブランチのみに接続され、電圧補償を要しないストリングが位置するブランチには接続されず、それにより、電圧補償を要しないブランチ内で電圧補償ユニットが不必要なシステム損失を生じさせることが防止され、システムコストが低減される。

【0029】

第２態様を参照するに、第１の取り得る実装において、電源システムは更に、第１直流バス及び第２直流バスを含み、第１の電圧補償ユニットは第１出力端子及び第２出力端子を含み、第１の電圧補償ユニットの第１出力端子が第１直流バスに接続されており、
電圧補償有効化信号に基づいて第１の電圧補償ユニットを第１ブランチに接続することは、具体的に、
電圧補償有効化信号に基づいて第１の電圧補償ユニットの第２出力端子を第１ストリングの一方の端子に接続することとして実装され、第１ストリングの他方の端子は第２直流バスに接続されている。

【0030】

第２態様の第１の取り得る実装を参照するに、第２の取り得る実装において、当該方法は更に、電圧補償有効化信号に基づいて第２ストリングの一方の端子を第１直流バスに接続するステップ、を含み、第２ストリングの他方の端子は第２直流バスに接続されている。

【0031】

第２態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第３の取り得る実装において、切替スイッチユニットは、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとの間の第１切替サブスイッチを含み、該第１切替サブスイッチは接点スイッチ又は半導体スイッチであり、
電圧補償有効化信号に基づいて第１の電圧補償ユニットを第１ブランチに接続することは、具体的に、
電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第１切替サブスイッチを制御することとして実装される。

【0032】

第２態様の第３の取り得る実装を参照するに、第４の取り得る実装において、切替スイッチユニットは更に第２切替サブスイッチを含み、当該方法は更に、
電圧補償有効化信号に基づいて、電源システム内の第１直流バスと第２ストリングとを接続するように第２切替サブスイッチを制御するステップ、を含む。

【0033】

第２態様の第３の取り得る実装を参照するに、第５の取り得る実装において、第１切替サブスイッチは、第１の半導体スイッチ及び第２の半導体スイッチを含み、
電圧補償有効化信号に基づいて第１の電圧補償ユニットの第２出力端子を第１ストリングの一方の端子に接続することは、具体的に、
電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第１の半導体スイッチを制御するとともに、第１ストリングを第１直流バスから切り離すように第２の半導体スイッチを制御することとして実装される。

【0034】

第２態様の第３の取り得る実装を参照するに、第６の取り得る実装において、第１切替サブスイッチは、第３の半導体スイッチ及びダイオードを含み、
電圧補償有効化信号に基づいて第１の電圧補償ユニットの第２出力端子を第１ストリングの一方の端子に接続することは、具体的に、
電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第３の半導体スイッチを制御するとともに、ダイオードがリバース遮断になることを可能にして第１ストリングを第１直流バスから切り離すこととして実装される。

【0035】

第２態様又は第２態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第７の取り得る実装において、コントローラは更に、第１ストリングの動作状態パラメータ及び第２ストリングの動作状態パラメータに基づいて電圧補償基準値を決定して、該電圧補償基準値を第１の電圧補償ユニットに送信するように構成され、第１の電圧補償ユニットは、該電圧補償基準値に基づいて第１ブランチの出力電圧を補償するように構成される。

【0036】

第２態様又は第２態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第８の取り得る実装において、電源システムは、Ｎ個のストリングが位置するＮ個のブランチ、及びＭ個の電圧補償ユニットを含み、Ｎ及びＭはどちらも正の整数であり、ＭはＮより小さく、Ｎ個のブランチは第１ブランチ及び第２ブランチを含み、Ｍ個の電圧補償ユニットは第１の電圧補償ユニットを含み、
上述の方法は更に、
電圧補償有効化信号に基づいて、電圧補償ユニットの全部又は一部をそれぞれ一部のブランチに接続するステップ、を含む。

【0037】

第２態様又は第２態様の取り得る実装のいずれか一を参照するに、第９の取り得る実装において、各ストリングが、少なくとも１つの直流コンポーネントと、該直流コンポーネントに対応するコンバータとを含み、
コントローラは更に、対応する直流コンポーネントの動作状態を調整するようにコンバータを制御するように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】従来技術に従った電源システムを示している。

【図2】この出願の一実施形態に従った電源システムの構成の概略図である。

【図3】この出願の一実施形態に従った電圧補償ユニットの回路原理の図である。

【図4】この出願の一実施形態に従った電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。

【図5A】図５Ａ－図５Ｃはそれぞれこの出願の一実施形態に従った切替スイッチの概略図である。

【図5B】図５Ａ－図５Ｃはそれぞれこの出願の一実施形態に従った切替スイッチの概略図である。

【図5C】図５Ａ－図５Ｃはそれぞれこの出願の一実施形態に従った切替スイッチの概略図である。

【図6】この出願の一実施形態に従った他の電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。

【図7】この出願の一実施形態に従った他の切替スイッチの概略図である。

【図8】この出願の一実施形態に従った電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。

【図9】この出願の一実施形態に従った更なる他の切替スイッチの概略図である。

【図10】この出願の一実施形態に従った更なる他の電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。

【図11】この出願の一実施形態に従った更に他の電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。

【図12】この出願の一実施形態に従ったサブストリングの電圧－電力カーブを示している。

【図13】この出願の一実施形態に従ったなおも更なる他の電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。

【図14A】図１４Ａ及び図１４Ｂはそれぞれこの出願の一実施形態に従った更なる他の切替スイッチの概略図である。

【図14B】図１４Ａ及び図１４Ｂはそれぞれこの出願の一実施形態に従った更なる他の切替スイッチの概略図である。

【図15A】図１５Ａ－図１５Ｄはそれぞれこの出願の一実施形態に従ったなおも更なる他の切替スイッチの概略図である。

【図15B】図１５Ａ－図１５Ｄはそれぞれこの出願の一実施形態に従ったなおも更なる他の切替スイッチの概略図である。

【図15C】図１５Ａ－図１５Ｄはそれぞれこの出願の一実施形態に従ったなおも更なる他の切替スイッチの概略図である。

【図15D】図１５Ａ－図１５Ｄはそれぞれこの出願の一実施形態に従ったなおも更なる他の切替スイッチの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、この出願の実施形態における添付図面を参照して、この出願の実施形態における技術的ソリューションを明瞭且つ完全に説明する。明らかなことには、説明される実施形態は、この出願の実施形態の全てではなく一部である。当業者によって創造的労力なしにこの出願の実施形態に基づいて得られる他の実施形態は全て、この出願の保護範囲に入るものである。

【0040】

電源システム内の複数のストリング間の違いにより、各ストリングの２つの端子の電圧が異なり得る。しかし、ストリングは並列に接続されており、ストリングが並列接続された後の２つの端子の電圧に関係なしに、それらストリングがそれぞれの最適状態で動作することを可能することはできない。従って、図１に示した方法に基づいて、各ストリングが位置するブランチにＤＣ－ＤＣコンバータが接続されており、各ストリングの出力電流はＤＣ－ＤＣコンバータを流れ抜ける必要があり、高いシステム損失を生じさせる。

【0041】

この出願においては、複数のストリングの異なる動作状態パラメータを比較して、電圧補償を要しないストリングが位置するブランチではなく、電圧補償を要するストリングが位置するブランチに電圧補償ユニットを接続するように選択し、それによりシステム損失及びシステムコストを低減させる。

【0042】

オプションの一実施形態において、この出願の技術的ソリューションは太陽光発電シナリオに適用され得る。この場合、この出願で提供される電源システムに含まれるストリングの各々は太陽光発電ストリングであり、各太陽光発電ストリングが、直列及び／又は並列に接続された複数の太陽光発電モジュールを含み得る。当該電源システムは更に太陽光発電インバータ制御モジュールを含むことができ、該太陽光発電インバータ制御モジュールは出力のために各太陽光発電ストリングの出力電圧を交流化する。当該電源システムは、交流化した電圧を送電網に送り得る。オプションの一実装シナリオにおいて、当該電源システムは更に無停電電源シナリオに適用され得る。すなわち、太陽光発電インバータ制御モジュールと送電網との間に、例えばニッケルカドミウムバッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ、又はリチウムポリマーバッテリなどのエネルギー貯蔵バッテリを配置し得る。

【0043】

コントローラが、複数の太陽光発電ストリングの例えば出力電圧といった動作状態パラメータを取得し、それら太陽光発電ストリングの動作状態パラメータが異なる場合に、電圧補償有効化信号を生成し、該電圧補償有効化信号を当該電源システム内の切替スイッチユニットに送ることで、切替スイッチユニットが、該電圧補償有効化信号に基づいて、電圧補償を要しないブランチではなく、電圧補償を要するブランチに当該電源システム内の電圧補償ユニットを接続することを選択し、それにより、電圧補償を要しないブランチ内で電圧補償ユニットが不必要なシステム損失を生じさせることが防止される。さらに、電圧補償ユニットの数がストリングの数よりも少ない。電圧補償ユニットの数がストリングの数に等しいものである従来技術と比較して、電圧補償ユニットの数を減らすことができ、システムコストを低減させることができる。

【0044】

オプションで、コントローラは、太陽光発電インバータ制御モジュール又は各ストリング内に配置されてもよい。

【0045】

他のオプションの一実施形態において、この出願の技術的ソリューションはバッテリ充電／放電シナリオにも適用され得る。この場合、この出願で提供される電源システムに含まれるストリングの各々はエネルギー貯蔵バッテリストリングであり、各エネルギー貯蔵バッテリストリングが、直列及び／又は並列に接続された複数のエネルギー貯蔵バッテリを含み得る。当該電源システムの入力端子は充電装置に接続され、出力端子が電気機器に接続される。充電装置は、例えば、充電パイル又は送電網とすることができ、電気機器は、例えば、車載システムとすることができる。例えば、当該電源システムは、ＤＣ－ＤＣコンバータを用いて電気機器に接続されることができ、該ＤＣ－ＤＣコンバータが、当該電源システムの出力電圧を予め定められた固定電圧値に変換して、該予め定められた固定電圧値を電気機器に出力し得る。

【0046】

コントローラは、複数のエネルギー貯蔵バッテリストリングの例えばバッテリ電圧及び充電電流といった動作状態パラメータを取得し、それらエネルギー貯蔵バッテリストリングの動作状態パラメータが異なる場合に、電圧補償有効化信号を生成し、該電圧補償有効化信号を当該電源システム内の切替スイッチユニットに送ることで、切替スイッチユニットが、該電圧補償有効化信号に基づいて、電圧補償を要しないブランチではなく、電圧補償を要するブランチに当該電源システム内の電圧補償ユニットを接続することを選択し、それにより、電圧補償を要しないブランチ内で電圧補償ユニットが不必要なシステム損失を生じさせることが防止される。さらに、電圧補償ユニットの数がストリングの数よりも少ない。電圧補償ユニットの数がストリングの数に等しいものである従来技術と比較して、電圧補償ユニットの数を減らすことができ、システムコストを低減させることができる。例えば、エネルギー貯蔵バッテリストリングの動作状態パラメータはバッテリ電圧である。コントローラは、第１のエネルギー貯蔵バッテリストリングの６Ｖというバッテリ電圧、及び第２のエネルギー貯蔵バッテリストリングの８Ｖというバッテリ電圧を取得し、電圧補償有効化信号を生成し、該電圧補償有効化信号を当該電源システム内の切替スイッチユニットに送ることで、切替スイッチユニットが、該電圧補償有効化信号に基づいて、第１のエネルギー貯蔵バッテリストリングが位置するブランチに電圧補償ユニットを接続する。第１のエネルギー貯蔵バッテリストリングが過充電又は過放電されないように、及び第２のエネルギー貯蔵バッテリストリングがフル充電若しくはフル放電され得るように、電圧補償ユニットによって出力される電圧は２Ｖである。すなわち、理解され得ることには、これらのエネルギー貯蔵バッテリストリングのバッテリ電圧が平衡状態に達する。

【0047】

オプションで、コントローラは、当該電源システム、充電装置、又は電気機器の中に置かれ得る。

【0048】

この出願で提供される電源システムの適用シナリオは、包括的であるというよりむしろ例として上で説明されており、適用シナリオはこの出願において限定されるものではない。

【0049】

以下、添付の図面を参照して、この出願で提供される電源システムの構成を詳細に説明する。

【0050】

図２は、この出願の一実施形態に従った電源システムの構成のブロック図である。図２に示すように、当該電源システムは、第１ストリング２０１１が位置する第１ブランチ２０１と、第２ストリング２０２２が位置する第２ブランチ２０２と、切替スイッチユニット２０３と、及び第１の電圧補償ユニット２０４とを含み得る。第１ブランチ２０１は第２ブランチ２０２に並列に接続され、切替スイッチユニット２０３は、第１ブランチ２０１、第２ブランチ２０２、及び第１の電圧補償ユニット２０４に別々に接続される。

【0051】

この出願のこの実施形態において、切替スイッチユニット２０３は、コントローラ２０７から受信した電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニット２０４を第１ブランチ２０１に接続する。コントローラ２０７の入力端子は、第１ストリング２０１１及び第２ストリング２０２２に接続される。第１ストリング２０１１及び第２ストリング２０２２に接続される入力端子は、同一のポートであっても、相異なるポートであってもよい。これはここで限定されることではない。コントローラ２０７の出力端子は、第１の電圧補償ユニット２０４に接続される。コントローラ２０７は、第１ストリング２０１１の動作状態パラメータ及び第２ストリング２０２２の動作状態パラメータをリアルタイムで取得し、第１ストリング２０１１の動作状態パラメータと第２ストリング２０２２の動作状態パラメータとに基づいて電圧補償有効化信号を生成し得る。第１の電圧補償ユニット２０４は第１ブランチ２０１の出力電圧を補償する。

【0052】

ストリングの動作状態パラメータは、ストリングの出力電圧、出力電流、出力電力、及び／又はこれらに類するものとし得る。この出願では、説明のための例として出力電圧を用いる。

【0053】

コントローラ２０７は、第１ストリング２０１１の動作状態パラメータ及び第２ストリング２０２２の動作状態パラメータを取得し、第１ストリング２０１１の動作状態パラメータと第２ストリング２０２２の動作状態パラメータとに基づいて電圧補償有効化信号を生成する。特定の実装において、第１ストリング２０１１の出力電圧が第２ストリング２０２２の出力電圧と異なるとき、例えば、第１ストリング２０１１の出力電圧が比較的小さいとき、コントローラ２０７は電圧補償有効化信号を生成し、該電圧補償有効化信号を切替スイッチユニット２０３に送り得る。電圧補償有効化信号を受信すると、切替スイッチユニット２０３は、第１ブランチ２０１に接続するように第１の電圧補償ユニット２０４を制御する。すなわち、電圧補償を要しない第２ブランチ２０２ではなく、電圧補償を要する第１ブランチ２０１のみに第１の電圧補償ユニット２０４が接続され、それにより、第２ブランチ２０２内で電圧補償ユニットが不必要なシステム損失を生じさせることが防止されるとともに、電源システム内の電圧補償ユニットの数及びシステムコストが削減される。

【0054】

実現可能な一実装において、当該電源システムは更に第１直流バス２０５及び第２直流バス２０６を含み、第１の電圧補償ユニット２０４は第１出力端子及び第２出力端子を含み、該第１出力端子が第１直流バス２０５に接続される。電圧補償有効化信号を受信すると、切替スイッチユニット２０３は、第１ブランチ２０１に接続するように第１の電圧補償ユニット２０４を制御し、具体的な実装は、第１の電圧補償ユニット２０４の第２出力端子を第１ストリング２０１１の一方の端子に接続することとし得る。第１ストリング２０１１の他方の端子は第２直流バス２０６に接続されている。

【0055】

また、オプションの一実装において、電圧補償有効化信号を受信すると、切替スイッチユニット２０３は、第２ストリング２０２２の一方の端子を第１直流バス２０５に接続する。第２ストリング２０２２の他方の端子は第２直流バス２０６に接続されている。

【0056】

なお、デフォルト状態では、第１の電圧補償ユニット２０４は第１ブランチ２０１にも第２ブランチ２０２にも接続されない。

【0057】

また、第１ストリング２０１１の出力電圧が第２ストリング２０２２の出力電圧と同じである場合、第１ストリング２０１１の動作状態パラメータと第２ストリング２０２２の動作状態パラメータとに基づいて、コントローラ２０７は電圧補償有効化信号を生成しないとすることができ、あるいはデフォルト電圧補償信号を生成することができる。電圧補償有効化信号を受信しないとき、又はデフォルト電圧補償信号を受信するとき、切替スイッチユニット２０３は、第１ブランチ２０１にも第２ブランチ２０２にも接続しないように第１の電圧補償ユニット２０４を制御する。

【0058】

実現可能な一実装において、当該電源システムは太陽光発電分野に適用され、第１ストリング２０１１及び第２ストリング２０２２は太陽光発電ストリングであり、コントローラ２０７は当該電源システムの太陽光発電インバータ制御モジュール内に置かれ得る。

【0059】

他の実現可能な一実装において、第１ストリング２０１１及び第２ストリング２０２２の各々内にプロセッサが配置される。各プロセッサが、対応するストリングの動作状態パラメータを収集して、収集した動作状態パラメータをいずれかのプロセッサに集約し得る。全てのストリングの動作状態パラメータを取得するプロセッサがコントローラ２０７である。

【0060】

また、コントローラ２０７は更に、第１ストリング２０１１の動作状態パラメータ及び第２ストリング２０２２の動作状態パラメータに基づいて電圧補償基準値を決定し、該電圧補償基準値を第１の電圧補償ユニット２０４に送ることで、第１の電圧補償ユニット２０４が該電圧補償基準値に基づいて第１ブランチ２０１の出力電圧を補償するようにすることができる。すなわち、第１の電圧補償ユニット２０４の出力電圧は電圧補償基準値に等しい。例えば、第１ストリング２０１１の出力電圧は２００Ｖであり、第２ストリング２０２２の出力電圧は３００Ｖである。この場合、電圧補償基準値は１００Ｖである。換言すれば、第１の電圧補償ユニット２０４の出力電圧は１００Ｖである。

【0061】

オプションの一実装において、第１の電圧補償ユニット２０４の入力は、当該電源システムとは独立した直流電源からであってもよい。他のオプションの一実装において、第１の電圧補償ユニット２０４の入力は第２ストリング２０２２であってもよい。特定の実装において、第１の電圧補償ユニット２０４は更に、第１入力端子及び第２入力端子を含み、第１の電圧補償ユニット２０４の第１入力端子は第１直流バス２０５に接続され、第１の電圧補償ユニット２０４の第２入力端子は第２直流バス２０６に接続される。第１直流バス２０５が負の直流バスである場合、第１の電圧補償ユニット２０４の第１入力端子は負の入力端子である。第１直流バス２０５が正の直流バスである場合、第１の電圧補償ユニット２０４の第１入力端子は正の入力端子である。直流バスを第１の電圧補償ユニット２０４の入力に接続することは、実際には、第２ストリング２０２２の出力を第１の電圧補償ユニット２０４の電源として使用しており、それにより、別の電源への外部接続が回避される。斯くして、システムの電源の数を減らすことができ、システムの単純さを向上させることができる。

【0062】

例えば、第１の電圧補償ユニット２０４は非絶縁バック変換回路を含み得る。図３は、この出願の一実施形態に従った電圧補償ユニットの回路原理の図である。図３に示すように、非絶縁バック変換回路（換言すれば、ｂｕｃｋ回路）は、スイッチＫ１、インダクタＬ１、ダイオードＤ５、及びキャパシタＣ１を含む。理解され得ることには、非絶縁バック変換回路の入力と出力は電気的に接続されている。これは、変圧器及びそれに類するものを用いて変換回路の入力と出力が電気的に絶縁される絶縁式の回路とは異なる。スイッチＫ１は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor、ＩＧＢＴ）と該絶縁ゲートバイポーラトランジスタの逆並列ダイオード、又は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor、ＭＯＳＦＥＴ）とし得る。図１に示した従来技術では、各ストリングがＤＣ－ＤＣコンバータに直列に接続されており、各ＤＣ－ＤＣコンバータの入力が直流バスに接続されて、各ＤＣ－ＤＣコンバータが動作する場合、各ＤＣ－ＤＣコンバータの入力電源は、実際には該ＤＣ－ＤＣコンバータが位置するブランチのストリングを含む。すなわち、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力と入力の両方がストリングに接続される。従って、絶縁コンバータを用いてコンバータの入力と出力を絶縁する必要がある。さもなければ、そのコンバータは正常に動作することができない。しかしながら、絶縁コンバータは大きい体積及び低い効率を持つ。この実施形態において、２つのストリングが１つの電圧補償ユニットを共有し、電圧補償ユニットは、電圧補償を要しないストリングを入力電源として用いて、電圧補償を要するストリングへの出力を行う。従って、小さい体積及び高い効率を持つ非絶縁バック変換回路を使用することができ、それにより、システムボリュームが小さくなるとともに効率が向上する。

【0063】

例えば、第１の電圧補償ユニット２０４はまた、絶縁共振回路、絶縁位相シフト回路、又はフライバック回路を使用してもよい。

【0064】

切替スイッチユニットの具体的な実装については、以下にて図４－図９を参照して例を用いて説明する。

【0065】

図４は、この出願の一実施形態に従った電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。図４に示すように、この実施形態における電源システムは、第１ストリング４０１１が位置する第１ブランチ４０１と、第２ストリング４０２２が位置する第２ブランチ４０２と、切替スイッチユニット４０３と、第１の電圧補償ユニット４０４とを含み得る。

【0066】

切替スイッチユニット４０３は、第１の電圧補償ユニット４０４と第１ストリング４０１１との間の第１切替サブスイッチ４０３１を含んでおり、切替スイッチユニット４０３は、コントローラ（この図には示さず）から受信した電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニット４０４と第１ストリング４０１１とを接続するように第１切替サブスイッチ４０３１を制御する。例えば、コントローラは、この実施形態における電源システムに含まれる太陽光発電インバータ制御モジュール内に位置し得る。オプションで、コントローラは電圧補償有効化信号を生成し、該電圧補償有効化信号を切替スイッチユニット４０３又は少なくとも１つのプロセッサに送り得る。プロセッサは電圧補償有効化信号を切替スイッチユニット４０３に転送する。

【0067】

第１切替サブスイッチ４０３１は接点スイッチとすることができ、第１端子、第２端子、及び第３端子を含む。第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子は、第１ストリング４０１１の一方の端子に接続される。第１切替サブスイッチ４０３１の第２端子は、第１の電圧補償ユニット４０４の第２出力端子に接続される。第１切替サブスイッチ４０３１の第３端子と第１の電圧補償ユニット４０４の第１出力端子は別々に第１直流バス４０５に接続される。第１ストリング４０１１の他方の端子と第２ストリング４０２２の他方の端子は別々に第２直流バス４０６に接続される。第１直流バス４０５は正の直流バス又は負の直流バスとし得る。切替スイッチユニット４０３が、第１の電圧補償ユニット４０４と第１ストリング４０１１とを接続するように第１切替サブスイッチ４０３１を制御することは、具体的に、第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子を第２端子に接続するように制御することである。

【0068】

取り得る一実装において、第１切替サブスイッチ４０３１は、図５Ａに示す単一の切り替え接点を持つスイッチを含み得る。単一の切り替え接点を持つスイッチは、２つの静止接点ａ２及びａ３と、１つの可動接点ａ１と、１つのコイルとを含み、ａ１が、第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子に接続され、ａ２が第１切替サブスイッチ４０３１の第２端子に接続され、ａ３が第１切替サブスイッチ４０３１の第３端子に接続される。切替スイッチユニット４０３が、単一の切り替え接点を持つスイッチのコイルに電流は流れるように制御することで、ａ１がａ２と接触するようになり、すなわち、第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子が第２端子に接続され、それにより第１の電圧補償ユニット４０４と第１ストリング４０１１とを接続する。例えば、デフォルト状態では、単一の切り替え接点を持つスイッチのコイルに電流は流れず、ａ１はａ３と接触することになり、すなわち、第１切替サブスイッチ４０３１のデフォルト状態では、第１端子が第３端子に接続されて、第１ストリング４０１１と第１直流バス４０５とを接続する。

【0069】

他の取り得る一実装において、第１切替サブスイッチ４０３１は、図５Ｂに示す単一のノーマリーオープン接点を持つ２つのスイッチを含み得る。単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチは各々、１つの静止接点と、１つの可動接点と、１つのコイルとを含む。理解され得ることには、単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチがデフォルト状態にあるとき、静止接点が可動接点から切り離される。単一のノーマリーオープン接点を持つ２つのスイッチの可動接点は、それぞれ、ｂ１及びｂ２であり、単一のノーマリーオープン接点を持つ２つのスイッチの静止接点は、それぞれ、ｂ３及びｂ４である。ｂ１及びｂ２の両方が第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子に接続され、ｂ３及びｂ４は第１切替サブスイッチ４０３１の第２端子又は第３端子のいずれかに接続され得る。この実施形態では、ｂ３が第１切替サブスイッチ４０３１の第２端子に接続され、ｂ４が第１切替サブスイッチ４０３１の第３端子に接続される例を用いる。切替スイッチユニット４０３が、ｂ３がある単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチのコイルに電流が流れるように制御することで、ｂ１がｂ３と接触し、すなわち、第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子が第２端子に接続されて、第１の電圧補償ユニット４０４と第１ストリング４０１１とを接続する。例えば、デフォルト状態では、切替スイッチユニット４０３が、ｂ４がある単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチのコイルに電流が流れるように制御することで、ｂ２がｂ４と接触し、すなわち、第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子が第３端子に接続されて、第１ストリング４０１１と第１直流バス４０５とを接続する。

【0070】

更なる他の取り得る一実装において、第１切替サブスイッチ４０３１は、図５Ｃに示される単一のノーマリーオープン接点を持つ１つのスイッチと、単一のノーマリークローズ接点を持つ１つのスイッチとを含んでもよく、単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチ及び単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチの各々が、１つの静止接点と、１つの可動接点と、１つのコイルとを含む。単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチと単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチとの間の違いは次のとおりである：単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチがデフォルト状態にあるとき、静止接点が可動接点と接触する。単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチの可動接点はｃ２であり、静止接点はｃ４である。単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチの可動接点はｃ１であり、静止接点はｃ３である。ｃ１及びｃ２の両方が第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子に接続され、ｃ３は第１切替サブスイッチ４０３１の第２端子に接続され、ｃ４は第１切替サブスイッチ４０３１の第３端子に接続される。切替スイッチユニット４０３が、ｃ３がある単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチのコイルに電流が流れるように制御することで、ｃ１がｃ３と接触し、すなわち、第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子が第２端子に接続され、それにより第１の電圧補償ユニット４０４と第１ストリング４０１１とを接続する。単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチがデフォルト状態にあるとき、ｃ２がｃ４と接触し、すなわち、第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子が第３端子に接続される。従って、第１の電圧補償ユニット４０４が第１ストリング４０１１に接続される場合、切替スイッチユニット４０３は、ｃ２がｃ４と接触しないように、すなわち、第１切替サブスイッチ４０３１の第１端子が第３端子から切り離され、それにより第１ストリング４０１１が第１直流バス４０５から切り離されるように、ｃ４がある単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチのコイルに電流が流れるように更に制御する必要がある。

【0071】

また、オプションの一実装において、切替スイッチユニット４０３は更に第２切替サブスイッチ４０３２を含むことができ、切替スイッチユニット４０３は、受信した電圧補償有効化信号に基づいて、当該電源システム内の第１直流バス４０５と第２ストリング４０２２とを接続するように第２切替サブスイッチ４０３２を制御する。第２切替サブスイッチ４０３２は接点スイッチとすることができ、第１端子、第２端子、及び第３端子を含む。第２切替サブスイッチ４０３２の第１端子は、第２ストリング４０２２の一方の端子に接続される。第２端子は、第１の電圧補償ユニット４０４の第２出力端子に接続される。第３端子は第１直流バス４０５に接続される。第１の電圧補償ユニット４０４と第１ストリング４０１１とを接続する第１切替サブスイッチ４０３１とは異なり、第２切替サブスイッチ４０３２は第２ストリング４０２２と第１直流バス４０５とを接続する。第２切替サブスイッチ４０３２の具体的な構造については、図５Ａ－図５Ｃでの第１切替サブスイッチ４０３１の説明を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。理解され得ることには、第１切替サブスイッチ４０３１及び第２切替サブスイッチ４０３２は、１つのスイッチングデバイスへと統合されてもよいし、別々に配置されてもよい。これらの切替サブスイッチの配置位置はこの実施形態において限定されることではない。

【0072】

要約すれば、第１切替サブスイッチ４０３１及び／又は第２切替サブスイッチ４０３２は、図５Ａ－図５Ｃのいずれか１つとして実装されて、第２ブランチ４０２ではなく第１ブランチ４０１に接続するように第１の電圧補償ユニット４０４を制御して、図２で説明した有益な効果を達成し得る。詳細をここで再び説明することはしない。

【0073】

図６は、この出願の一実施形態に従った他の電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。図６に示すように、この実施形態における電源システムは、第１ストリング６０１１が位置する第１ブランチ６０１と、第２ストリング６０２２が位置する第２ブランチ６０２と、切替スイッチユニット６０３と、第１の電圧補償ユニット６０４とを含み得る。

【0074】

切替スイッチユニット６０３は、第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１との間の第１切替サブスイッチ６０３１ａを含んでおり、切替スイッチユニット６０３は、コントローラ（この図には示さず）から受信した電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続するように第１切替サブスイッチ６０３１ａを制御する。例えば、コントローラは、この実施形態における電源システムに含まれる太陽光発電インバータ制御モジュール内に位置し得る。オプションで、コントローラは電圧補償有効化信号を生成し、該電圧補償有効化信号を切替スイッチユニット６０３又は少なくとも１つのプロセッサに送り得る。プロセッサは電圧補償有効化信号を切替スイッチユニット６０３に転送する。

【0075】

第１切替サブスイッチ６０３１ａは半導体スイッチとすることができ、第１端子、第２端子、及び第３端子を含む。第１切替サブスイッチ６０３１ａの第１端子は、第１ストリング６０１１の一方の端子に接続される。第１切替サブスイッチ６０３１ａの第２端子は、第１の電圧補償ユニット６０４の第２出力端子に接続される。第１切替サブスイッチ６０３１ａの第３端子と第１の電圧補償ユニット６０４の第１出力端子は別々に第１直流バス６０５に接続される。第１ストリング６０１１の他方の端子と第２ストリング６０２２の他方の端子は別々に第２直流バス６０６に接続される。

【0076】

第１直流バス６０５が負の直流バスＶ－である場合、取り得る一実装において、この実施形態における第１切替サブスイッチ６０３１ａは、図６に示す第１の半導体スイッチ及び第２の半導体スイッチを含み得る。第１の半導体スイッチはＱ１であり、第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続するように構成される。第２の半導体スイッチはＱ２であり、第１ストリング６０１１を第１直流バス６０５から切り離すように構成される。

【0077】

第１の半導体スイッチＱ１及び第２の半導体スイッチＱ２が各々ＭＯＳＦＥＴである例を用いる。第１の半導体スイッチＱ１のソース及び第２の半導体スイッチＱ２のドレインが別々に第１切替サブスイッチ６０３１ａの第１端子に接続される。第１の半導体スイッチＱ１のドレインが第１切替サブスイッチ６０３１ａの第２端子に接続され、第２の半導体スイッチＱ２のソースが第１切替サブスイッチ６０３１ａの第３端子に接続される。切替スイッチユニット６０３は、受信した電圧補償有効化信号に基づいて第１の半導体スイッチＱ１に駆動信号を出力し、第１の半導体スイッチＱ１をオンに切り換わるように制御して第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続するとともに、第２の半導体スイッチＱ２に駆動信号を出力するのを停止し、第２の半導体スイッチＱ２がオフに切り換わるように制御して第１ストリング６０１１を第１直流バス６０５から切り離す。

【0078】

半導体スイッチが切替スイッチユニットとして使用される。接点スイッチと比較して、半導体スイッチは電源システムの体積を小さくすることができるとともに、高電圧及び大電流でスイッチオン及びスイッチオフ動作を行うことができ、それによりシステムの安全性を向上させる。

【0079】

第１直流バス６０５が負の直流バスＶ－である場合、他の取り得る一実装において、第１切替サブスイッチ６０３１ａは、図７に示す第３の半導体スイッチ及びダイオードを含み得る。第３の半導体スイッチはＱ５であり、第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続するように構成され、ダイオードはＤ１であり、第３の半導体スイッチＱ５が第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続するときにリバース遮断状態にあって、第１ストリング６０１１を第１直流バス６０５から切り離す。第３の半導体スイッチＱ５のソース及びダイオードＤ１のカソードが別々に第１切替サブスイッチ６０３１ａの第１端子に接続され、第３の半導体スイッチＱ５のドレインが第１切替サブスイッチ６０３１ａの第２端子に接続され、ダイオードＤ１のアノードが第１切替サブスイッチ６０３１ａの第３端子に接続される。切替スイッチユニット６０３は、受信した電圧補償有効化信号に基づいて第３の半導体スイッチＱ５に駆動信号を出力し、第３の半導体スイッチＱ５がオンに切り換わるように制御して第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続する。この場合、ダイオードＤ１はリバース遮断状態にあり、具体的な実装原理は次のとおりである：第３の半導体スイッチＱ５がスイッチオン状態にある。第１直流バス６０５が負の直流バスＶ－であるため、第１直流バス６０５に接続された第１の電圧補償ユニット６０４の第１出力端子は負の出力端子であり、第２出力端子は正の出力端子である。第１の電圧補償ユニット６０４の正の出力端子によって出力される正電圧が、第３の半導体スイッチＱ５を流れ抜けた後に、第１切替サブスイッチ６０３１ａの第１端子、すなわち、ダイオードＤ１のカソード端子に与えられる。第１の電圧補償ユニット６０４の負の出力端子によって出力される負電圧が、ダイオードＤ１のアノード端子に与えられ、ダイオードＤ１がリバース遮断されることを可能にし、すなわち、第１ストリング６０１１が第１直流バス６０５から切り離される。

【0080】

半導体スイッチとダイオードとの組み合わせが切替スイッチユニットとして使用される。２つの半導体スイッチの使用と比較して、システムコストを更に低減させることができる。

【0081】

第１直流バス６０５が正の直流バスＶ＋である場合、図８は、この出願の一実施形態に従った他の電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。取り得る一実装において、第１切替サブスイッチ６０３１ａは、図８に示す第１切替サブスイッチ６０３１ｂで置き換えられ、第１切替サブスイッチ６０３１ｂは、第４の半導体スイッチ及び第５の半導体スイッチを含み、第４の半導体スイッチはＱ６であり、第５の半導体スイッチはＱ７である。第４の半導体スイッチＱ６のドレイン及び第５の半導体スイッチＱ７のソースが別々に第１切替サブスイッチ６０３１ｂの第１端子に接続され、第４の半導体スイッチＱ６のソースが第１切替サブスイッチ６０３１ｂの第２端子に接続され、第５の半導体スイッチＱ７のドレインが第１切替サブスイッチ６０３１ｂの第３の端子に接続される。切替スイッチユニット６０３は、受信した電圧補償有効化信号に基づいて第４の半導体スイッチＱ６に駆動信号を出力し、第４の半導体スイッチＱ６がオンに切り換わるように制御して第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続するとともに、第５の半導体スイッチＱ７に駆動信号を出力するのを停止し、第５の半導体スイッチＱ７がオフに切り換わるように制御して第１ストリング６０１１を第１直流バス６０５から切り離す。

【0082】

第１直流バス６０５が正の直流バスＶ＋である場合、他の取り得る一実装において、第１切替サブスイッチ６０３１ｂは、図９に示す第６の半導体スイッチ及びダイオードを含み得る。第６の半導体スイッチはＱ１０であり、該ダイオードはＤ２であり、第６の半導体スイッチＱ１０のドレイン及びダイオードＤ２のアノードが別々に第１切替サブスイッチ６０３１ｂの第１端子に接続され、第６の半導体スイッチＱ１０のソースが第１切替サブスイッチ６０３１ｂの第２端子に接続され、ダイオードＤ２のカソードが第１切替サブスイッチ６０３１ｂの第３端子に接続される。切替スイッチユニット６０３は、受信した電圧補償有効化信号に基づいて第６の半導体スイッチＱ１０に駆動信号を出力し、第６の半導体スイッチＱ１０がオンに切り換わるように制御して第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続する。この場合、ダイオードＤ２はリバース遮断状態にあり、具体的な実装原理は次のとおりである：第６の半導体スイッチＱ１０がスイッチオン状態にある。第１直流バス６０５が正の直流バスであるため、第１直流バス６０５に接続された第１の電圧補償ユニット６０４の第１出力端子は正の出力端子であり、第２出力端子は負の出力端子である。第１の電圧補償ユニット６０４の負の出力端子によって出力される負電圧が、第６の半導体スイッチＱ１０を流れ抜けた後に、第１切替サブスイッチ６０３１ｂの第１端子、すなわち、ダイオードＤ２のアノード端子に与えられる。第１の電圧補償ユニット６０４の正の出力端子によって出力される正電圧が、ダイオードＤ２のカソード端子に与えられ、ダイオードＤ２がリバース遮断されることを可能にし、すなわち、第１ストリング６０１１が第１直流バス６０５から切り離される。

【0083】

半導体スイッチ間の接続関係は、第１直流バス６０５が正の直流バスである又は負の直流バスである２つの場合に適応するように変更され、それにより電源システムの適用性が向上される。

【0084】

また、オプションの一実装において、第１直流バス６０５が負の直流バスＶ－である場合、切替スイッチユニット６０３は更に第２切替サブスイッチ６０３２ａを含むことができ、切替スイッチユニット６０３は、受信した電圧補償有効化信号に基づいて、当該電源システム内の第１直流バス６０５と第２ストリング６０２２とを接続するように第２切替サブスイッチ６０３２ａを制御する。第２切替サブスイッチ６０３２ａは半導体スイッチとすることができ、第１端子、第２端子、及び第３端子を含む。第２切替サブスイッチ６０３２ａの第１端子は第２ストリングの一方の端子に接続される。第２端子は第１の電圧補償ユニット６０４の第２出力端子に接続される。第３端子は第１直流バス６０５に接続される。第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続する第１切替サブスイッチ６０３１ａとは異なり、第２切替サブスイッチ６０３２ａは、第２ストリング６０２２と第１直流バス６０５とを接続する。第２切替サブスイッチ６０３２ａの具体的な構造については、図６及び図７における第１切替サブスイッチ６０３１ａの説明を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。

【0085】

また、他の取り得る一実装において、第１直流バス６０５が正の直流バスＶ＋である場合、切替スイッチユニット６０３は更に第２切替サブスイッチ６０３２ｂを含むことができ、切替スイッチユニット６０３は、受信した電圧補償有効化信号に基づいて、第１直流バス６０５と第２ストリング６０２２とを接続するように第２切替サブスイッチ６０３２ｂを制御する。第２切替サブスイッチ６０３２ｂは半導体スイッチとすることができ、第１端子、第２端子、及び第３端子を含む。第２切替サブスイッチ６０３２ｂの第１端子は第２ストリングの一方の端子に接続される。第２端子は第１の電圧補償ユニット６０４の第２出力端子に接続される。第３端子は第１直流バス６０５に接続される。第１の電圧補償ユニット６０４と第１ストリング６０１１とを接続する第１切替サブスイッチ６０３１ｂとは異なり、第２切替サブスイッチ６０３２ｂは、第２ストリング６０２２と第１直流バス６０５とを接続する。第２切替サブスイッチ６０３２ｂの具体的な構造については、図８及び図９における第１切替サブスイッチ６０３１ｂの説明を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。

【0086】

実現可能な一実装において、この出願における切替スイッチユニットは、少なくとも１つの接点スイッチ及び／又は少なくとも１つの半導体スイッチを含み得る。換言すれば、第１切替サブスイッチの具体的な構造が第２切替サブスイッチの具体的な構造と異なってもよい。例えば、第１切替サブスイッチは接点スイッチであり且つ第２切替サブスイッチは半導体スイッチであり、その逆もまた然りである。

【0087】

理解され得ることには、半導体スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４などはＭＯＳＦＥＴであってもよいし、ＩＧＢＴと該ＩＧＢＴの逆並列ダイオードであってもよい。図４－図９の各々を参照しての以上の説明では、ＭＯＳＦＥＴを例として用いている。Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４などがＩＧＢＴと該ＩＧＢＴの逆並列ダイオードである場合には、ＭＯＳＦＥＴのソースがＩＧＢＴのエミッタで置き換えられ、ＭＯＳＦＥＴのドレインがＩＧＢＴのコレクタで置き換えられ、逆並列ダイオードのアノードがＩＧＢＴのエミッタに接続され、カソードがＩＧＢＴのコレクタに接続される。

【0088】

図１０は、この出願の一実施形態に従った更なる他の電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。この実施形態にでは、各ストリングが、少なくとも１つの直流コンポーネントと、該直流コンポーネントに対応するコンバータとを含み、該コンバータが、対応する直流コンポーネントの動作状態を調整するように構成される。図１０に示すように、直流コンポーネント１－１の出力端子がコンバータ１－１の入力端子に接続され、直流コンポーネント１－２の出力端子がコンバータ１－２の入力端子に接続され、直流コンポーネント１－ａの出力端子がコンバータ１－ａの入力端子に接続され、コンバータ１－１、１－２、…、１－ａの出力端子が順に直列に接続されて第１ストリング１００１１を形成し、コンバータ１－１の第１出力端子が第２直流バス１００６に接続され、コンバータ１－ａの第２出力端子が切替スイッチユニット１００３に接続され、ここで、ａは１以上である。同様に、直流コンポーネント２－１の出力端子がコンバータ２－１の入力端子に接続され、直流コンポーネント２－２の出力端子がコンバータ２－２の入力端子に接続され、直流コンポーネント２－ｂの出力端子がコンバータ２－ｂの入力端子に接続され、コンバータ２－１、２－２、…、２－ｂの出力端子が順に直列に接続されて第２ストリング１００２２を形成し、コンバータ２－１の第１出力端子が第２直流バス１００６に接続され、コンバータ２－ｂの第２出力端子が切替スイッチユニット１００３に接続され、ここで、ｂは１以上である。オプションで、ｂはａと同じであってもよいし異なってもよい。

【0089】

上述のコンバータの各々が昇圧又は降圧を通じて入力電圧を一定の電圧に変換する。すなわち、該コンバータを用いることによってストリング内の直流コンポーネントに対して電圧調整を行って、直流コンポーネントの動作状態を最適化する。

【0090】

理解され得ることには、第１直流バス１００５は負の直流バス又は正の直流バスとし得る。第１直流バス１００５が負の直流バスである場合、コンバータの第１出力端子は正の出力端子であり、第２出力端子は負の出力端子である。第１直流バス１００５が正の直流バスである場合、コンバータの第１出力端子は負の出力端子であり、第２出力端子は正の出力端子である。

【0091】

直流コンポーネントは、太陽光発電モジュール、換言すれば、太陽電池アセンブリとし得る。この出願は更に、エネルギー貯蔵シナリオに適用され得る。具体的には、直流コンポーネントは、例えばニッケルカドミウムバッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ、又はリチウムポリマーバッテリなどのエネルギー貯蔵バッテリであってもよい。

【0092】

理解され得ることには、この実施形態は、この出願の任意の実現可能な実装に適用され得る。ストリング内の直流コンポーネントに対応してコンバータが配置され、該コンバータが対応する直流コンポーネントの動作状態を調整し、それにより電源システム全体を最適化する。

【0093】

図１１は、この出願の一実施形態に従った更に他の電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。図１１では、第１ストリング１１０１が２つのサブストリング１１０１１及び１１０１２を含むことを、列挙ではなく一例として用いている。理解されるべきことには、第１ストリング１１０１は２つのサブストリングを含んでいるが、それに限定されない。換言すれば、第１ストリング１１０１は、少なくとも２つのサブストリングを含み得る。

【0094】

第１サブストリング１１０１１が第２サブストリング１１０１２に並列に接続されて第１ストリング１１０１を形成する。第１サブストリング１１０１１及び第２サブストリング１１０１２の最大電力点に対応する出力電圧範囲が、少なくとも部分的に重なり合う。例えば、第１サブストリング１１０１１の電圧－電力カーブは図１２のカーブＣとすることができ、第２サブストリング１１０１２の電圧－電力カーブは図１２のカーブＤとすることができる。第１サブストリング１１０１１及び第２サブストリング１１０１２のそれぞれの最大電力点に対応する出力電圧範囲は、２５０Ｖと３１０Ｖとの間で重なっている。この場合、第１サブストリング１１０１１と第２サブストリング１１０１２との間での適応度が比較的高いと考えられる。例えば、第１サブストリング１１０１１の出力電圧が２８０Ｖであり、且つ第２サブストリング１１０１２の出力電圧が３００Ｖである場合、これら２つの出力電圧は異なっているが、最大電力点追跡（maximum power point track、ＭＰＰＴ）制御を通じて第１サブストリング１１０１１の出力電圧を３００Ｖに調整したり、ＭＰＰＴ制御を通じて第２サブストリング１１０１２の出力電圧を２８０Ｖに調整したり、ＭＰＰＴ制御を通じて第１サブストリング１１０１１の出力電圧を２９０Ｖに調整するとともに、ＭＰＰＴ制御を通じて第２サブストリング１１０１２の出力電圧を２９０Ｖに調整したり、これらに類することを行ったりすることができる。ＭＰＰＴ制御は、ターゲットストリングが最大電力を出力することを可能にすべく、ターゲットストリングの動作環境（例えば光の強度又は周囲温度など）に基づいてターゲットストリングの出力電圧を連続的に調整することとして理解され得る。上のＭＰＰＴ制御では、列挙ではなく例として、第１サブストリング１１０１１の出力電圧及び／又は第２サブストリング１１０１２の出力電圧が３００Ｖ、２８０Ｖ、又は２９０Ｖに調整されている。すなわち、第１切替サブスイッチ１１０３１及び第１の電圧補償ユニット１１０４が共有されるように、ＭＰＰＴ制御を通じて、第１サブストリング１１０１１の出力電圧と第２サブストリング１１０１２の出力電圧とが同じになるように調整し得る。この実施形態では、比較的高い適応度を持つ２つのサブストリングが並列に接続されて、１つの切替スイッチユニット及び１つの電圧補償ユニットを共有することで、システムコストを更に低減させることができる。

【0095】

実現可能な一実装において、第１サブストリング１１０１１及び／又は第２サブストリング１１０１２は、少なくとも１つの直流コンポーネントと、該直流コンポーネントに対応するコンバータとを含み得る。具体的な実装については、図１０を参照して説明した上述の実施形態を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。

【0096】

オプションの一実装において、第１直流バス１１０５は負の直流バスであり、第２直流バス１１０６は正の直流バスとすることができ、あるいは、第１直流バス１１０５は正の直流バスであり、第２直流バス１１０６は負の直流バスであるとすることができる。

【0097】

実現可能な一実装において、第２ストリング１１０２も少なくとも２つのサブストリングを含んでもよく、それらのサブストリングが第２切替サブスイッチ１１０３２及び第１の電圧補償ユニット１１０４を共有する。すなわち、電源システム内の各ストリングが少なくとも２つのサブストリングを含んでもよく、また、サブストリングを含むのが複数のストリングのうち１つだけでなくてもよい。

【0098】

理解され得ることには、ストリングに含まれるサブストリングの数は、それらサブストリングの最大電力点に対応する出力電圧範囲が重なり合うかどうかに依存する。最大電力点に対応する出力電圧範囲が重なり合う場合、それらサブストリングを並列に接続して、１つの電圧補償ユニット及び１つの切替サブスイッチを共有し得る。

【0099】

図１３は、この出願の一実施形態に従ったなおも更なる他の電源システムのシステムアーキテクチャの概略図である。図１３では、３つのストリングが位置する３つのブランチと２つの電圧補償ユニットとを電源システムが含むことを、列挙ではなく例として使用する。理解されるべきことには、当該電源システムは、Ｎ個のストリングが位置するＮ個のブランチと、Ｍ個の電圧補償ユニットとを含むことができ、Ｎ及びＭはどちらも正の整数であり、ＭはＮより小さい。図１３に示すように、この実施形態における電源システムは、第１ストリング１３０１１が位置する第１ブランチ１３０１と、第２ストリング１３０２２が位置する第２ブランチ１３０２と、第３ストリング１３０３３が位置する第３ブランチ１３０３と、切替スイッチユニット１３０４と、第１の電圧補償ユニット１３０５と、第２の電圧補償ユニット１３０６とを含み得る。切替スイッチユニット１３０４は、第１切替サブスイッチ１３０４１、第２切替サブスイッチ１３０４２、及び第３切替サブスイッチ１３０４３を含み得る。各切替サブスイッチが、第１端子、第２端子、及び第３端子を含む。第１切替サブスイッチ１３０４１の第１端子が第１ストリング１３０１１の一方の端子に接続され、第１切替サブスイッチ１３０４１の第２端子が第１の電圧補償ユニット１３０５の第２出力端子に接続され、第１切替サブスイッチ１３０４１の第３端子及び第１の電圧補償ユニット１３０５の第１出力端子が別々に第１直流バス１３０７に接続される。第２切替サブスイッチ１３０４２の第１端子が第２ストリング１３０２２の一方の端子に接続され、第２切替サブスイッチ１３０４２の第２端子が第２の電圧補償ユニット１３０６の第２出力端子に接続され、第２切替サブスイッチ１３０４２の第３端子及び第２の電圧補償ユニット１３０６の第１出力端子が別々に第１直流バス１３０７に接続される。第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子が第３ストリング１３０３３の一方の端子に接続され、第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子が第１の電圧補償ユニット１３０５の第２出力端子に接続され、第３切替サブスイッチ１３０４３の第３端子が第２の電圧補償ユニット１３０６の第２出力端子に接続され、第３切替サブスイッチ１３０４３の第４端子が第１直流バス１３０７に接続される。第１ストリング１３０１１の他方の端子、第２ストリング１３０２２の他方の端子、及び第３ストリング１３０３３の他方の端子が別々に第２直流バス１３０８に接続される。

【0100】

コントローラは、第１ストリング１３０１１の動作状態パラメータ、第２ストリング１３０２２の動作状態パラメータ、及び第３ストリング１３０３３の動作状態パラメータを取得し、第１ストリング１３０１１の動作状態パラメータ、第２ストリング１３０２２の動作状態パラメータ、及び第３ストリング１３０３３の動作状態パラメータに基づいて電圧補償有効化信号を生成する。特定の実装において、第１ストリング１３０１１、第２ストリング１３０２２、及び第３ストリング１３０３３の出力電圧が相異なる場合に、コントローラは、電圧補償有効化信号を生成し、該電圧補償有効化信号を切替スイッチユニット１３０４に送る。切替スイッチユニット１３０４は、電圧補償有効化信号に基づいて、電圧補償ユニットの全部又は一部をそれぞれ一部のブランチに接続する。例えば、第１ストリング１３０１１の出力電圧及び第２ストリング１３０２２の出力電圧は比較的低いとすることができ、切替スイッチユニット１３０４は、第１の電圧補償ユニット１３０５を第１ブランチ１３０１に接続するように制御するとともに、第２の電圧補償ユニット１３０６を第２ブランチ１３０２に接続するように制御する。あるいは、第１ストリング１３０１１の出力電圧及び第３ストリング１３０３３の出力電圧が比較的低く、切替スイッチユニット１３０４は、第１の電圧補償ユニット１３０５を第１ブランチ１３０１に接続するように制御するとともに、第２の電圧補償ユニット１３０６を第３ブランチ１３０３に接続するように制御する。あるいは、第２ストリング１３０２２の出力電圧及び第３ストリング１３０３３の出力電圧が比較的低く、切替スイッチユニット１３０４は、第２の電圧補償ユニット１３０６を第２ブランチ１３０２に接続するように制御するとともに、第１の電圧補償ユニット１３０５を第３ブランチ１３０３に接続するように制御する。あるいは、第１ストリング１３０１１の出力電圧が比較的低く、切替スイッチユニット１３０４は、第１の電圧補償ユニット１３０５を第１ブランチ１３０１に接続するように制御し、この場合、第２の電圧補償ユニット１３０６の出力電圧はゼロとし得る。あるいは、第２ストリング１３０２２の出力電圧が比較的低く、切替スイッチユニット１３０４は、第２の電圧補償ユニット１３０６を第２ブランチ１３０２に接続するように制御し、この場合、第１の電圧補償ユニット１３０５の出力電圧はゼロとし得る。あるいは、第３ストリング１３０３３の出力電圧が比較的低く、切替スイッチユニット１３０４は、第１の電圧補償ユニット１３０５又は第２の電圧補償ユニット１３０６を第３ブランチ１３０３に接続するように制御し、この場合、第３ブランチ１３０３に接続しない方の電圧補償ユニットの出力電圧はゼロとし得る。

【0101】

電圧補償ユニットは、電圧補償を要しないブランチではなく、電圧補償を要するブランチに接続され、それにより、電圧補償を要しないブランチ内で電圧補償ユニットが不必要なシステム損失を生じさせることが防止される。さらに、電圧補償ユニットの数がストリングの数よりも少ない。電圧補償ユニットの数がストリングの数に等しいものである従来技術と比較して、電圧補償ユニットの数を減らすことができ、システムコストを低減させることができる。

【0102】

例えば、デフォルト状態において、第１ブランチ１３０１、第２ブランチ１３０２、及び第３ブランチ１３０３はどの電圧補償ユニットにも接続しないとし得る。

【0103】

また、第１ストリング１３０１１の出力電圧、第２ストリング１３０２２の出力電圧、及び第３ストリング１３０３３の出力電圧が同じである場合、第１ストリング１３０１１の動作状態パラメータ、第２ストリング１３０２２の動作状態パラメータ、及び第３ストリング１３０３３の動作状態パラメータに基づいて、コントローラは、電圧補償有効化信号を生成しないとすることができ、あるいはデフォルト電圧補償信号を生成することができる。電圧補償有効化信号を受信しないとき、又はデフォルト電圧補償信号を受信するとき、切替スイッチユニット１３０４は、第１ブランチ１３０１、第２ブランチ１３０２、及び第３ブランチ１３０３のいずれにも接続しないように電圧補償ユニットを制御する。

【0104】

オプションの一実装において、この実施形態におけるコントローラは、当該電源システムに含まれる太陽光発電インバータ制御モジュール内に配置され得る。

【0105】

また、コントローラは更に、第１ストリング１３０１１の動作状態パラメータ、第２ストリング１３０２２の動作状態パラメータ、及び第３ストリング１３０３３の動作状態パラメータに基づいて、少なくとも１つの電圧補償基準値を決定し、第１の電圧補償ユニット１３０５及び第２の電圧補償ユニット１３０６の各々に対応する電圧補償基準値を送ることで、第１の電圧補償ユニット１３０５が、受信した電圧補償基準値に基づいて第１ブランチ１３０１又は第３ブランチ１３０３を補償し、第２の電圧補償ユニット１３０６が、受信した電圧補償基準値に基づいて第２ブランチ１３０２又は第３ブランチ１３０３を補償するようにすることができる。例えば、第１ストリング１３０１１の出力電圧の値は２００Ｖであり、第２ストリング１３０２２の出力電圧の値は３００Ｖであり、第３ストリング１３０３３の出力電圧の値は２５０Ｖである。この場合、コントローラによって第１の電圧補償ユニット１３０５に送られる電圧補償値は１００Ｖであり、第２の電圧補償ユニット１３０６に送られる電圧補償値は５０Ｖである。

【0106】

第１切替サブスイッチ１３０４１及び第２切替サブスイッチ１３０４２の具体的な構造及び具体的な実装については、図４－図９で説明した実施形態を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。以下、第３切替サブスイッチ１３０４３の具体的な構造及び具体的な実装の例を、図１４Ａ－図１５Ｄを参照して説明する。

【0107】

実現可能な一実装において、第３切替サブスイッチ１３０４３は接点スイッチとし得る。図１４Ａ及び図１４Ｂを参照されたい。

【0108】

他の取り得る一実装において、第３切替サブスイッチ１３０４３は、図１４Ａに示す単一のノーマリーオープン接点を持つ３つのスイッチを含み得る。単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチは各々、１つの静止接点と、１つの可動接点と、１つのコイルとを含む。理解され得ることには、単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチがデフォルト状態にあるとき、静止接点が可動接点から切り離される。単一のノーマリーオープン接点を持つ３つのスイッチの可動接点は、それぞれ、Ａ１、Ａ２、及びＡ３であり、単一のノーマリーオープン接点を持つ３つのスイッチの静止接点は、それぞれ、Ａ４、Ａ５、及びＡ６である。Ａ１、Ａ２、及びＡ３は全て第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子に接続される。Ａ４、Ａ５、及びＡ６は第３切替サブスイッチ１３０４３の第４端子、第２端子、又は第３端子のいずれかの端子に接続される。切替スイッチユニット１３０４は、これら単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチの各々のコイルに電流が流れるかどうかを制御して、接点が接触するかどうかを制御し、それにより、第３切替サブスイッチ１３０４３のポートが接続されるかどうかを制御する。この実施形態では、Ａ４が第３切替サブスイッチ１３０４３の第４端子に接続され、Ａ５が第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子に接続され、Ａ６が第３切替サブスイッチ１３０４３の第３端子に接続される例を用いる。切替スイッチユニット１３０４が、Ａ５があるコイルに電流が流れるように制御することで、Ａ２がＡ５と接触し、すなわち、第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子が第２端子に接続されて、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３とが接続され、第１の電圧補償ユニット１３０５が第３ブランチ１３０３に接続される。あるいは、切替スイッチユニット１３０４が、Ａ６があるコイルに電流が流れるように制御することで、Ａ３がＡ６と接触し、すなわち、第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子が第３端子に接続されて、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３とが接続され、第２の電圧補償ユニット１３０６が第３ブランチ１３０３に接続される。あるいは、切替スイッチユニット１３０４が、Ａ４があるコイルに電流が流れるように制御することで、Ａ１がＡ４と接触し、すなわち、第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子が第４端子に接続されて、第３ストリング１３０３３と第１直流バス１３０７とが接続され、第３ブランチ１３０３はいずれの電圧補償ユニットにも接続されない。

【0109】

更なる他の取り得る一実装において、第３切替サブスイッチ１３０４３は、図１４Ｂに示される単一のノーマリークローズ接点を持つ１つのスイッチと単一のノーマリーオープン接点を持つ２つのスイッチとを含んでもよい。単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチ及び単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチの各々が、１つの静止接点と、１つの可動接点と、１つのコイルとを含む。単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチと単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチとの間の違いは次のとおりである：単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチがデフォルト状態にあるとき、静止接点が可動接点と接触する。単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチの可動接点はＢ１であり、静止接点はＢ４である。単一のノーマリーオープン接点を持つ２つのスイッチの可動接点はＢ２及びＢ３であり、静止接点はＢ５及びＢ６である。Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３は全て第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子に接続され、Ｂ４は第３切替サブスイッチ１３０４３の第４端子に接続される。デフォルト状態ではＢ１がＢ４と接触する。すなわち、デフォルト状態では、第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子が第４端子に接続され、第３ストリング１３０３３と第１直流バス１３０７とを接続し、第３ブランチ１３０３はいずれの電圧補償ユニットにも接続されない。Ｂ５及びＢ６は、第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子又は第３端子のいずれかに接続され得る。切替スイッチユニット１３０４は、単一のノーマリーオープン接点を持つスイッチ及び単一のノーマリークローズ接点を持つスイッチの各々のコイルに電流が流れるかどうかを制御して、接点が接触するかどうかを制御し、それにより、第３切替サブスイッチ１３０４３のポートが接続されるかどうかを制御する。この実施形態では、Ｂ５が第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子に接続され、Ｂ６が第３切替サブスイッチ１３０４３の第３端子に接続される例を用いる。切替スイッチユニット１３０４が、Ｂ５があるコイルに電流が流れるように制御することで、Ｂ２がＢ５と接触し、すなわち、第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子が第２端子に接続され、そして更に、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３とが接続され、第１の電圧補償ユニット１３０５が第３ブランチ１３０３に接続される。加えて、切替スイッチユニット１３０４は更に、Ｂ４があるコイルに電流が流れるように制御することで、Ｂ１がＢ４と接触しないようにし、すなわち、第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子が第４端子から切り離され、さらに、第３ストリング１３０３３が第１直流バス１３０７から切り離されるようにする。あるいは、切替スイッチユニット１３０４が、Ｂ６があるコイルに電流が流れるように制御することで、Ｂ３がＢ６と接触し、すなわち、第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子が第３端子に接続され、そして更に、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３とが接続され、第２の電圧補償ユニット１３０６が第３ブランチ１３０３に接続される。加えて、切替スイッチユニット１３０４は更に、Ｂ４があるコイルに電流が流れるように制御することで、Ｂ１がＢ４と接触しないようにし、すなわち、第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子が第４端子から切り離され、さらに、第３ストリング１３０３３が第１直流バス１３０７から切り離されるようにする。

【0110】

他の実現可能な一実装において、第３切替サブスイッチ１３０４３は半導体スイッチとし得る。図１５Ａ－図１５Ｄを参照されたい。

【0111】

第１直流バス１３０７が負の直流バスである場合、取り得る一実装において、第３切替サブスイッチ１３０４３は、図１５Ａに示す第７の半導体スイッチ、第８の半導体スイッチ、及び第９の半導体スイッチを含み得る。第７の半導体スイッチはＱ１１であり、第１直流バス１３０７と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。第８の半導体スイッチは、Ｑ１４及びＱ１５を上下に接続することによって形成され、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。第９の半導体スイッチは、Ｑ１２及びＱ１３を上下に接続することによって形成され、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。Ｑ１４のソースがＱ１５のソースに接続され、Ｑ１２のソースがＱ１３のソースに接続され、Ｑ１１のドレイン、Ｑ１２のドレイン、及びＱ１４のドレインが別々に第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子に接続され、Ｑ１１のソースが第３切替サブスイッチ１３０４３の第４端子に接続され、Ｑ１３のドレインが第３切替サブスイッチ１３０４３の第３端子に接続され、Ｑ１５のドレインが第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子に接続される。図６を参照して上述した第１切替サブスイッチ６０３１ａとは異なり、第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子は第１の電圧補償ユニット１３０５に接続され、第３端子は第２の電圧補償ユニット１３０６に接続される。第１の電圧補償ユニット１３０５及び第２の電圧補償ユニット１３０６の出力電圧の間の値関係が不確定であるとともに、ＭＯＳＦＥＴが寄生ダイオードを持つ又はＩＧＢＴが逆並列ダイオードを持つことに起因して、第１の電圧補償ユニット１３０５の出力電圧が１０Ｖであり、且つ第２の電圧補償ユニット１３０６の出力電圧が２０Ｖであるとした場合、切替スイッチユニット１３０４が第３切替サブスイッチ１３０４３を制御して第３ストリング１３０３３と第２の電圧補償ユニット１３０６とを接続し、第２の電圧補償ユニット１３０６が第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子に２０Ｖを与え、第１の電圧補償ユニット１３０５が第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子に１０Ｖの電圧を与えると、第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子と第２端子との間の電圧差がＱ１５の寄生ダイオードをターンオンさせ、それにより第１の電圧補償ユニットをも第３ストリング１３０３３に接続してしまい得る。第３ストリング１３０３３を第１の電圧補償ユニット１３０５と第２の電圧補償ユニット１３０６とに同時に接続してしまうことを防止するために、第８の半導体スイッチは、上下に接続された２つのＭＯＳＦＥＴを使用し、それにより、つまりはＱ１４である逆ＭＯＳＦＥＴを追加している。同様に、第９の半導体スイッチは、上下に接続された２つのＭＯＳＦＥＴを使用し、それにより、つまりはＱ１２である逆ＭＯＳＦＥＴを追加している。切替スイッチユニット１３０４は、電圧補償有効化信号に基づいてＱ１４及びＱ１５に駆動信号を出力して、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第１の電圧補償ユニット１３０５が第３ブランチ１３０３に接続され、あるいは、Ｑ１２及びＱ１３に駆動信号を出力して、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第２の電圧補償ユニット１３０６が第３ブランチ１３０３に接続され、あるいは、Ｑ１１に駆動信号を出力して、第１直流バス１３０７と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第３ブランチ１３０３はいずれの電圧補償ユニットにも接続されない。

【0112】

第１直流バス１３０７が負の直流バスである場合、他の取り得る一実装において、第３切替サブスイッチ１３０４３は、図１５Ｂに示す第１０の半導体スイッチ、第１１の半導体スイッチ、及びダイオードを含み得る。ダイオードはＤ３であり、第１直流バス１３０７と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。第１０の半導体スイッチは、Ｑ１８及びＱ１９を上下に接続することによって形成され、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。第１１の半導体スイッチは、Ｑ１６及びＱ１７を上下に接続することによって形成され、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。図１５Ｂにおいて、つまりはＱ１８及びＱ１６である直列接続された逆ＭＯＳＦＥＴを追加する理由については、図１５ＡのＱ１４及びＱ１２の説明を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。Ｑ１８のソースがＱ１９のソースに接続され、Ｑ１６のソースがＱ１７のソースに接続され、ダイオードＤ３のカソード、Ｑ１６のドレイン、及びＱ１８のドレインが別々に第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子に接続され、ダイオードＤ３のアノードが第３切替サブスイッチ１３０４３の第４端子に接続され、Ｑ１７のドレインが第３切替サブスイッチ１３０４３の第３端子に接続され、Ｑ１９のドレインが第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子に接続される。切替スイッチユニット１３０４は、電圧補償有効化信号に基づいてＱ１８及びＱ１９に駆動信号を出力して、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第１の電圧補償ユニット１３０５が第３ブランチ１３０３に接続され、あるいは、Ｑ１６及びＱ１７に駆動信号を出力して、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第２の電圧補償ユニット１３０６が第３ブランチ１３０３に接続される。第１の電圧補償ユニット１３０５が第３ブランチ１３０３に接続されるとき、又は第２の電圧補償ユニット１３０６が第３ブランチ１３０３に接続されるとき、ダイオードＤ３はリバース遮断状態にあり、それにより第３ストリング１３０３３を第１直流バス１３０７から切り離す。具体的な実装原理については、図７を参照して上述した実施形態を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。

【0113】

第１直流バス１３０７が正の直流バスである場合、取り得る一実装において、第３切替サブスイッチ１３０４３は、図１５Ｃに示す第１２の半導体スイッチ、第１３の半導体スイッチ、及び第１４の半導体スイッチを含み得る。第１２の半導体スイッチはＱ２０であり、第１直流バス１３０７と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。第１３の半導体スイッチは、Ｑ２３及びＱ２４を上下に接続することによって形成され、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。第１４の半導体スイッチは、Ｑ２１及びＱ２２を上下に接続することによって形成され、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。Ｑ２３のソースがＱ２４のソースに接続され、Ｑ２１のソースがＱ２２のソースに接続され、Ｑ２０のソース、Ｑ２１のドレイン、及びＱ２３のドレインが別々に第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子に接続され、Ｑ２０のドレインが第３切替サブスイッチ１３０４３の第４端子に接続され、Ｑ２２のドレインが第３切替サブスイッチ１３０４３の第３端子に接続され、Ｑ２４のドレインが第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子に接続される。切替スイッチユニット１３０４は、電圧補償有効化信号に基づいてＱ２３及びＱ２４に駆動信号を出力して、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第１の電圧補償ユニット１３０５が第３ブランチ１３０３に接続され、あるいは、Ｑ２１及びＱ２２に駆動信号を出力して、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第２の電圧補償ユニット１３０６が第３ブランチ１３０３に接続され、あるいは、Ｑ２０に駆動信号を出力して、第１直流バス１３０７と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第３ブランチ１３０３はいずれの電圧補償ユニットにも接続されない。

【0114】

第１直流バス１３０７が正の直流バスである場合、他の取り得る一実装において、第３切替サブスイッチ１３０４３は、図１５Ｄに示す第１５の半導体スイッチ、第１６の半導体スイッチ、及びダイオードを含み得る。ダイオードはＤ４であり、第１直流バス１３０７と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。第１５の半導体スイッチは、Ｑ２７及びＱ２８を上下に接続することによって形成され、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。第１６の半導体スイッチは、Ｑ２５及びＱ２６を上下に接続することによって形成され、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３との間の接続・切断を制御するように構成される。Ｑ２７のソースがＱ２８のソースに接続され、Ｑ２５のソースがＱ２６のソースに接続され、ダイオードＤ４のアノード、Ｑ２７のドレイン、及びＱ２５のドレインが別々に第３切替サブスイッチ１３０４３の第１端子に接続され、ダイオードＤ４のカソードが第３切替サブスイッチ１３０４３の第４端子に接続され、Ｑ２６のドレインが第３切替サブスイッチ１３０４３の第３端子に接続され、Ｑ２８のドレインが第３切替サブスイッチ１３０４３の第２端子に接続される。切替スイッチユニット１３０４は、電圧補償有効化信号に基づいてＱ２７及びＱ２８に駆動信号を出力して、第１の電圧補償ユニット１３０５と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第１の電圧補償ユニット１３０５が第３ブランチ１３０３に接続され、あるいは、Ｑ２５及びＱ２６に駆動信号を出力して、第２の電圧補償ユニット１３０６と第３ストリング１３０３３とを接続することができ、すなわち、第２の電圧補償ユニット１３０６が第３ブランチ１３０３に接続される。第１の電圧補償ユニット１３０５が第３ブランチ１３０３に接続されるとき、又は第２の電圧補償ユニット１３０６が第３ブランチ１３０３に接続されるとき、ダイオードＤ４はリバース遮断状態にあり、それにより第３ストリング１３０３３を第１直流バス１３０７から切り離す。具体的な実装原理については、図９を参照して上述した実施形態を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。

【0115】

要約するに、切替サブスイッチに含まれる端子の数は、電源システムに含まれる電圧補償ユニットの数に依存する。切替スイッチユニット１３０４は、ストリングと電圧補償ユニットとの間にＮ個の切替サブスイッチを含み得る。例えば、第１切替サブスイッチ、第２切替サブスイッチ、…、及び第（Ｎ－１）切替サブスイッチは各々３つの端子を含み、別々に第１ストリング、第２ストリング、…、及び第（Ｎ－１）ストリングを電圧補償ユニット又は直流バスに接続するように構成される。第Ｎ切替サブスイッチは、第Ｎストリングをいずれかの電圧補償ユニット又は直流バスに選択的に接続する。すなわち、第Ｎ切替サブスイッチは（Ｍ＋２）個の端子を含む必要があり、Ｍ個の端子はＭ個の電圧補償ユニットのうちのいずれか１つを選択するために使用され、残りの２つの端子のうちの１つは第Ｎストリングに接続するために使用され、もう１つの端子は直流バスに接続するために使用される。

【0116】

実現可能な一実装において、第１ストリング１３０１１、第２ストリング１３０２２、及び第３ストリング１３０３３は、少なくとも１つの直流コンポーネントとコンバータとを含み得る。詳細については、図１０で説明した実施形態を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。

【0117】

また、実現可能な一実装において、第１ストリング１３０１１、第２ストリング１３０２２、及び第３ストリング１３０３３は、図１１で説明した上述の実施形態を参照して説明され得る。少なくとも１つのストリングが、少なくとも２つのサブストリングを含んでもよい。

【0118】

オプションの一実装において、この出願における切替スイッチユニット１３０４は、少なくとも１つの接点スイッチ及び／又は少なくとも１つの半導体スイッチを含み得る。すなわち、第１切替サブスイッチ１３０４１、第２切替サブスイッチ１３０４２、及び第３切替サブスイッチ１３０４３の具体的な構造が異なってもよい。例えば、第１切替サブスイッチ１３０４１は接点スイッチであり、第２切替サブスイッチ１３０４２は接点スイッチであり、第３切替サブスイッチ１３０４３は半導体スイッチである。あるいは、第１切替サブスイッチ１３０４１は接点スイッチであり、第２切替サブスイッチ１３０４２は半導体スイッチであり、第３切替サブスイッチ１３０４３は接点スイッチである、等々である。

【0119】

理解され得ることには、半導体スイッチのなかでＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４などはＭＯＳＦＥＴであってもよいし、ＩＧＢＴと該ＩＧＢＴの逆並列ダイオードであってもよい。図１５Ａ－図１５Ｄの各々を参照しての以上の説明では、ＭＯＳＦＥＴを例として用いている。Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４などがＩＧＢＴと該ＩＧＢＴの逆並列ダイオードである場合には、ＭＯＳＦＥＴのソースがＩＧＢＴのエミッタで置き換えられ、ＭＯＳＦＥＴのドレインがＩＧＢＴのコレクタで置き換えられ、逆並列ダイオードのアノードがＩＧＢＴのエミッタに接続され、カソードがＩＧＢＴのコレクタに接続される。

【0120】

この出願の一実施形態は更に、ストリング補償方法を提供する。当該方法は、上述のいずれかの電源システムに適用され、該電源システムは、第１ストリングが位置する第１ブランチと、第２ストリングが位置する第２ブランチと、第１の電圧補償ユニットと、コントローラを含む。当該方法は以下のステップを含む。

【0121】

切替スイッチユニットが、コントローラから電圧補償有効化信号を受信し、電圧補償有効化信号に基づいて第１の電圧補償ユニットを第１ブランチに接続し、電圧補償有効化信号は、第１ストリングの動作状態パラメータ及び第２ストリングの動作状態パラメータに基づいて生成され、第１の電圧補償ユニットは、第１ブランチの出力電圧を補償するように構成される。切替スイッチユニットは電源システム内に置かれる。

【0122】

ストリングの動作状態パラメータは、ストリングの出力電圧、出力電流、出力電力、及び／又はこれらに類するものとし得る。この出願では、説明のための例として出力電圧を用いる。

【0123】

特定の一実装において、コントローラは、第１ストリングの動作状態パラメータ及び第２ストリングの動作状態パラメータを取得し、第１ストリングの動作状態パラメータと第２ストリングの動作状態パラメータとに基づいて電圧補償有効化信号を生成する。例えば、第１ストリングの出力電圧が第２ストリングの出力電圧と異なる場合、例えば、第１ストリングの出力電圧が比較的小さい場合、コントローラは電圧補償有効化信号を生成し、該電圧補償有効化信号を切替スイッチユニットに送り得る。電圧補償有効化信号を受信すると、切替スイッチユニットは、第１ブランチに接続するように第１の電圧補償ユニットを制御する。すなわち、電圧補償ユニットが、電圧補償を要しない第２ブランチには接続されずに、電圧補償を要する第１ブランチのみに接続され、それにより、第２ブランチ内で電圧補償ユニットが不必要なシステム損失を生じさせることが防止されるとともに、電源システム内の電圧補償ユニットの数及びシステムコストが削減される。

【0124】

また、電源システムは第１直流バス及び第２直流バスを含む。第１の電圧補償ユニットは第１出力端子及び第２出力端子を含み、第１出力端子が第１直流バスに接続される。切替スイッチユニットが電圧補償有効化信号に基づいて第１の電圧補償ユニットを第１ブランチに接続する具体的な実装は次のとおりである：切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットの第２出力端子を第１ストリングの一方の端子に接続し、第１ストリングの他方の端子を第２直流バスに接続する。第１直流バスが負の直流バスである場合、第１の電圧補償ユニットの第１出力端子は負の出力端子であり、第２出力端子は正の出力端子である。第１直流バスが正の直流バスである場合、第１の電圧補償ユニットの第１出力端子は正の出力端子であり、第２出力端子は負の出力端子である。電源システムの適用性を高めることができるように、正の直流バス側及び負の直流バス側の各々に切替スイッチユニットと第１の電圧補償ユニットを配置してもよい、。

【0125】

また、切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、第２ストリングの一方の端子を第１直流バスに接続し、第２ストリングの他方の端子を第２直流バスに接続する。

【0126】

なお、デフォルト状態において、第１の電圧補償ユニットは第１ブランチにも第２ブランチにも接続されない。

【0127】

また、第１ストリングの出力電圧が第２ストリングの出力電圧と同じである場合、第１ストリングの動作状態パラメータと第２ストリングの動作状態パラメータとに基づいて、コントローラは電圧補償有効化信号を生成しないとすることができ、あるいはデフォルト電圧補償信号を生成することができる。電圧補償有効化信号を受信しないとき、又はデフォルト電圧補償信号を受信するとき、切替スイッチユニットは、第１ブランチにも第２ブランチにも接続しないように第１の電圧補償ユニットを制御する。

【0128】

オプションの一実装において、電源システムは太陽光発電に適用され、第１ストリング及び第２ストリングは太陽光発電ストリングであり、コントローラは当該電源システムの太陽光発電インバータ制御モジュール内に置かれ得る。

【0129】

他のオプションの一実装において、電源システム内の第１ストリング及び第２ストリングの各々内にプロセッサが配置され、各プロセッサが、対応するストリングの動作状態パラメータを収集して、収集した動作状態パラメータをいずれかのプロセッサに集約し得る。全てのストリングの動作状態パラメータを取得するプロセッサが上記コントローラである。

【0130】

取り得る一実装において、コントローラは更に、第１ストリングの動作状態パラメータと第２ストリングの動作状態パラメータとに基づいて電圧補償基準値を決定し、該電圧補償基準値を第１の電圧補償ユニットに送ることで、第１の電圧補償ユニットが該電圧補償基準値に基づいて第１ブランチの出力電圧を補償するようにすることができ、すなわち、該電圧補償基準値が第１の電圧補償ユニットの出力電圧値となる。

【0131】

実現可能な一実装において、切替スイッチユニットは、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとの間の第１切替サブスイッチを含み、第１切替サブスイッチは接点スイッチ又は半導体スイッチである。切替スイッチユニットが電圧補償有効化信号に基づいて第１の電圧補償ユニットを第１ブランチに接続する具体的な実装は次のとおりである：切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第１切替サブスイッチを制御する。切替スイッチユニットの具体的な構造及び具体的な実装プロセスについては、図４－図９で説明した上述の実施形態を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。例えば、第１切替サブスイッチは第１の半導体スイッチ及び第２の半導体スイッチを含み、第１の半導体スイッチは、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングを接続するように構成され、第２の半導体スイッチは、電源システム内の第１直流バスから第１ストリングを切り離すように構成される。切替スイッチユニットが、電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第１切替サブスイッチを制御する具体的な実装は、次のとおりである：電圧補償有効化信号に基づいて、切替スイッチユニットは、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第１の半導体スイッチを制御するとともに、第１ストリングを第１直流バスから切り離すように第２の半導体スイッチを制御する。これら半導体スイッチが切替スイッチユニットとして使用される。接点スイッチと比較して、半導体スイッチは電源システムの体積を小さくすることができるとともに、高電圧及び大電流でスイッチオン及びスイッチオフ動作を行うことができ、それによりシステムの安全性を向上させる。他の一例では、第１切替サブスイッチは、第３の半導体スイッチ及びダイオードを含み、第３の半導体スイッチは、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように構成され、ダイオードは、第３の半導体スイッチが第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するときにリバース遮断状態にあり、第１ストリングを電源システム内の第１直流バスから切り離す。切替スイッチユニットが、電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第１切替サブスイッチを制御する具体的な実装は、次のとおりであってもよい：切替スイッチユニットは、電圧補償有効化信号に基づいて、第１の電圧補償ユニットと第１ストリングとを接続するように第３の半導体スイッチを制御することで、第１ストリングを第１直流バスから切り離す。半導体スイッチとダイオードとの組み合わせが切替スイッチユニットとして使用される。２つの半導体スイッチの使用と比較して、システムコストを更に低減させることができる。

【0132】

また、オプションの一実装において、切替スイッチユニットは更に第２切替サブスイッチを含み、切替スイッチユニットは更に、電圧補償有効化信号に基づいて、電源システム内の第１直流バスと第２ストリングとを接続するように第２切替サブスイッチを制御する。

【0133】

なお、切替スイッチユニットが電圧補償ユニットを第１ブランチに接続した後、ストリングの動作状態パラメータは絶えず変化しているので、コントローラは、ストリングの動作状態パラメータに基づいて第１ストリングを決定し直すことができ、すなわち、電圧補償を要するストリングを決定し直すことができる。切替スイッチユニットが接点スイッチを含む場合、接点スイッチが固着することを防ぐために、切替スイッチユニットをオフに切り換える前に、コントローラは、先ず第１の電圧補償ユニットの出力電圧値をプリセットの閾値以下になるように制御してから、切替スイッチユニットをオフに切り換えるように制御してもよく、プリセットの閾値は接点スイッチのモデルによって決定される。

【0134】

取り得る一実施形態において、電源システムは、Ｎ個のストリングが位置するＮ個のブランチと、Ｍ個の電圧補償ユニットとを含み、Ｎ及びＭはどちらも正の整数であり、ＭはＮより小さく、Ｎ個のブランチは第１ブランチ及び第２ブランチを含み、Ｍ個の電圧補償ユニットは第１の電圧補償ユニットを含む。切替スイッチユニットは更に、電圧補償有効化信号に基づいて、電圧補償ユニットの全部又は一部のそれぞれを一部のブランチに接続する。具体的な実装プロセスについては、図１３で説明した上述の実施形態を参照されたい。詳細をここで再び説明することはしない。

【0135】

実現可能な一実装において、各ストリングが、少なくとも１つの直流コンポーネントと、該直流コンポーネントに対応するコンバータとを含み、コントローラは、対応する直流コンポーネントの動作状態を調整するようにコンバータを制御する。例えば、コンバータはバック回路又はブースト回路とすることができ、コントローラは、コンバータの出力電圧を制御することによって直流コンポーネントの動作状態を調整する。

【0136】

なお、用語“第１”、“第２”、及びこれらに類するものは、単に区別と説明のために使用されており、相対的な重要性を示したり意味したりするものとして理解されてはならない。

【0137】

以上の説明は、本発明の特定の実施形態にすぎず、本発明の保護範囲を限定する意図はない。本発明に開示された技術的範囲内で当業者が容易に思い付く如何なる変形又は置き換えも本発明の保護範囲に入るものである。従って、本発明の保護範囲は、請求項の保護範囲に従うものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図15D】