用于在适用于光伏系统的电蓄能器中存储电力/从其取得电力的模块、光伏系统以及升级光伏系统的方法

技术领域

本发明涉及光伏系统。具体地，本发明涉及用于在蓄能器中存储电力 /从蓄能器取得电力的光伏系统。

背景技术

不断增加的能量需求要求新的采购形式，并且为此大多数最新的技术 发展聚焦于将天然可利用的可再生资源应用到最佳。对于源于自然源的电 力的生成，光伏系统已经应用了若干年了，其实现了将太阳能转换成电力。

通常，如图1中以图解方式示出，光伏系统包括至少一个光伏面板100， 其暴露于太阳辐射以便接收太阳能并从太阳能生成直流电。将太阳能电池 板100生成的直流转换为交流的网络逆变器101连接到太阳能电池板100 的输出。逆变器101的输出端连接到输电网接口设备102，其中私有本地 电力用户103(通常为家庭的，并通常由在网络中彼此连接的一组负载构 成)和公共电网104并行电连接到所述输电网接口设备102。因此，通过 光伏面板100生成的电力，由逆变器101转换为交流的电力，通过输电网 接口102的方式被供应到输电网104并被供应到用户103。出于电气安全 原因，需要输电网接口102。该种接口是在逆变器101的输出端处的安全 开关：在正确的操作条件下，该种开关通常为关闭的且所生成的电力可因 此流动。如果相反，输电网104的电气条件超过预定标准参数范围(通常 在230V和50Hz的±10％，这些值在各个国家之间明显不同)，则开关打开 且所生成的电力不被输送到输电网。

如所提及，用户103和输电网104并行电连接到输电网接口102。

因此，根据用户103的消耗并根据光伏面板100所生成的电力量，该 生成的能量可被用户103普遍地使用或者被普遍地输送到输电网104，或 者被用户103平均分配并被输送到输电网104。这些系统已经首先迅速遍 及小的私有用户，即，小的住宅单元，诸如例如小的公寓或者单户或双户 住宅，或者小的生产单元或商业单元，诸如例如其中使用低电力消耗机器 的商店或小车间。实际上，该类系统易于安装并且通过公共电网操作者提 供令人感兴趣的运行激励机制，这些为决定该类系统的成功的因素。

诸如太阳能的可再生能源确保非常可变的能源自主性，它们的效率实 际上取决于安装地点中的大气和环境条件。具体地，光伏系统在阳光充足 的条件下生成大量能量，而在非常多云的条件下生成极少能量。经常地， 从阳光非常充足的天气条件迅速地变为非常多云的条件是可能的，有时仅 在几分钟内。因此，系统在短时间内经历从其中其生成大量能量的条件变 为其中其生成极少电力的另一个条件。同样突然地，条件经历从多云变为 阳光充足，从而产生相反的情况：从极少能量到大量能量。因此，系统在 一天中以非常可变的方式生成电力，即，在一个时段中生成大量能量或者 在一个时段中生成极少能量，而且频繁地在这两种情况之间波动。

此外，在冬天时从傍晚即已经开始的黑暗中，所生成的能量基本上等 于零。

因此，光伏系统中的能量生成曲线仅集中于阳光充足的时候，其在冬 天时结束于下午，并且可具有最小区域或最大区域，系统所经受的大气可 变性的特征。相反，典型消耗曲线不对应于能量生成曲线。

图3通过示例的方式示出其中用于给定用户的光伏面板的每日生成曲 线301叠加对比于相同用户的每日电消耗曲线302的图表。如所示明显的 是，光伏系统中的电力生成开始于早上的清晨的时候，在大约中午到达其 峰值，并然后在大约黄昏减小到最小。如果该种曲线301也被称为示例实 例，则其对于图1中示出的光伏系统是非常典型的。图示中示出的示例的 消耗曲线302在不同时间处具有一些振荡，其中峰值在大约下午2点钟。

对两个图表的分析示出了指示对应的能量条件的两个图表对着的一 些区域。消耗曲线302对着的区域303指示从电网取得的能量，这是因为 消耗发生在一天中太阳能生成为零或者不足以应付用户的能量需求的时 间里。

生产曲线301对着的区域304指示光伏系统的电力生成，其未被用户 消耗反而是被输送到输电网。

由消耗曲线302和生产曲线301之间的交叉对着的区域305指示光伏 系统生成的电力及用户本地消耗的电力。区域304和区域305的总和指示 光伏系统的总的电力生成。

如所示明显的是，区域304(光伏系统生成的能量输送到输电网)和 区域303(用户从电网取得能量)为相当大的。这指示光伏系统的能量生 成和通过本地用户的消耗之间的不平衡，其中光伏系统生成的能量通常被 输送到输电网，这是因为其不被本地用户所需求，并且本地用户通常从公 共输电网取得能量，这是因为在该时刻通过光伏系统生成的能量不可用或 不充足。

因此，尽管提供有光伏系统，用户核心与公共电网保持紧密协同工作： 其将所生成的且未被立即消耗的电力让与后者，并且当需要时且光伏系统 不生成电力时，从输电网本身获得能量。

为了克服这些缺点，最新开发了提供有用于存储至少部分的生成能量 的蓄能器的新的光伏系统。图2A、图2B和图2C示出三种不同开放条件 下该类型的已知解决方案的方框图。该类型的光伏系统包括“传统”光伏 系统，即，提供有光伏面板200、网络逆变器201、输电网接口202的光 伏系统，其中用户205和网络206并行电连接到接口202以及电力存储和 供应部分，包括蓄能器203和双向逆变器204。双向逆变器204的输入端 连接到输电网接口202并且逆变器204的输出端连接到蓄能器203。此外， 由控制逻辑(图中未示出)控制的两个开关I1和I2被包括用于以选择性 方式将用户205连接到输电网206和“传统”光伏系统，或者连接到蓄能 器203和双向逆变器204。

具体地，开关I2布置在输电网接口202和双向逆变器之间的连接中， 并从其中双向逆变器电连接到接口202的关闭位置(如图2A中示出的一 个)切换到其中双向逆变器204从接口202断开连接的打开位置(如图2B 和图2C中示出的一个)。开关I1选择性地将电力用户连接到电网206并 连接到接口202(图2A和图2B)以及连接到双向逆变器(图2C)。图2A 或图2B中示出了光伏系统的生成时间期间的操作条件。在图2A中，光伏 面板生成的能量可被供应到逆变器204以便对蓄能器203充电，供应到输 电网206并供应到用户205。通常，在生成时间期间，用户205的消耗为 非常低的，因此大部分能量将被逆变器204传递以存储在蓄能器203中。 当蓄能器203被充电时，如在图2B中的情况中，控制逻辑将开关I2设置 为打开位置，通过光伏面板生成的能量可被供应到输电网206并供应到用 户205。

在用户205的消耗时间期间并且在缺乏光伏面板200产生的能量的情 况下(通常在晚上)，控制逻辑切换到图2C中示出的操作条件。先前存储 的能量被应用于供应用户205。如所提及，逆变器204为双向设备，因为 它们将出自于接口202的交流能量转换为直流能量，以便将其存储在蓄能 器203中，以及从蓄能器203取得直流能量并将其转换为交流能量，以将 其供应到用户205。该类双向逆变器要求对当前有效的安全标准的合格认 证，并且在所有情况下不可将能量并行供应到其他源。如图2C中所示， 当用户应用所存储的电力时，用户布置205/双向逆变器204/蓄能器203与 所有其他设施隔离。当蓄能器203中的充电结束时，控制逻辑将开关I1从 位置P2设置到位置P1，并且用户205可因此从输电网206取得电力。

发明内容

申请人认识到上述技术不允许获得确保从公共电网到其所安装用于 的用户核心的良好的独立程度的光伏系统。此外，具有存储可被并行应用 到公共电网的电力的光伏系统是不可能的。

如所提及，最为演进的系统允许以有效的方式存储所生成的能量，以 便当其最需要时使用所述生成的能量；然而，在当前技术中，用户可从电 网或从蓄能器取得能量，但这些两种使用形式不可组合。为此，蓄能器和 双向逆变器必须确保用户的完全自主性，因此必须适当地设置尺寸以便处 理瞬间的能量高峰。此外，该类型系统的安装是相当复杂的，因此被设置 用于提供两种操作条件的控制逻辑和开关，必须在技术上被发展用于确保 同样在高峰吸收时刻对用户205的连续电力供应。具体地，该类开关必须 被设置为从一个条件到另一个条件的非常迅速且完美地同步。

此外，在该类系统中执行了至少三个转换步骤：从光伏面板生成的直 流能量到输出到第一网络逆变器的交流能量；从出自于第一网络逆变器的 交流能量到出自于第二逆变器的直流能量，以存储在蓄能器中；从出自于 蓄能器的直流能量到出自于第二逆变器的交流能量，以供应用户。每个转 换步骤引入由于转换效率裕度而引起的具体损耗，因此总的损耗(即，每 个步骤的损耗的总和)甚至可能是相当大的。这些解决方案的整体效率因 此是相当低的。

本发明的一般目的是获得允许以简单的和性价比高的方式克服现有 技术中的缺点的光伏系统。

本发明的第一具体目的为使得配备有光伏系统的用户核心在能量上 更加独立于公共电网。

本发明的第二目的为提供允许通过应用所存储的能量和从输电网取 得的能量来向用户供应电力的光伏系统。

本发明的第三目的为升级已经安装的光伏系统，以便使得各个用户尽 可能地独立于公共电网。

以本发明为基础的发明思想涉及用于在适用于光伏系统的电蓄能器 中积累电力/从适用于光伏系统的电蓄能器取得电力的新的、原创的模块， 以用于存储光伏面板生成的电力并将其供应到与输电网并行的用户。

通常，本发明涉及用于在电蓄能器中积累电力/从电蓄能器取得电力的 模块，该种模块包括第一终端和第二终端，第一终端适用于被连接到光伏 面板并被连接到逆变器，第二终端适用于被连接到电蓄能器，该种模块进 一步包括在第一终端和第二终端之间连接的双向DC/DC转换器，其适用 于转换光伏面板生成的第一能量流，以便将其存储在蓄能器中，以及适用 于转换从蓄能器取得的第二能量流，以便将其供应到逆变器，其中双向 DC/DC转换器被配置以选择性方式转换第一能量流和第二能量流。模块特 征在于其包括功率检测器装置，其适用于在用户布置(其包括逆变器，特 别是带有MPPT的类型，和用户)和公共电网之间连接，并适用于检测在 用户布置和公共电网之间流动的功率，并且在公共电网和所述用户布置之 间反过来也是如此；转换单元包括控制单元，其连接到功率检测器装置并 适用于根据由功率检测器装置生成的信号控制双向DC/DC转换器。通过 该种模块，可升级光伏系统以便最小化用户布置和公共电网之间的电力交 换。该种模块一旦连接到光伏系统，则对原有系统逆变器和原有系统输电 网接口是完全透明的，即，这两个系统部件继续工作，好像模块不存在一 样；具体地，逆变器的MPPT(最大功率点跟踪器)功能未被该种模块的 存在干扰(或阻碍)；更具体地，MPPT功能发现光伏模块的最佳工作点(电 压和电流)还对应于当部分功率进入电蓄能器中以及部分功率从电蓄能器 出来时从光伏面板获得(在每个操作时刻)的最大功率。

本发明的第一进一步方面涉及配备有用于在电蓄能器中积累电力/从 电蓄能器取得电力的模块的光伏系统。

本发明的第二进一步方面涉及用于升级光伏系统的方法，旨在对光伏 系统装备通过用于在电蓄能器中积累电力/从电蓄能器取得电力的模块。

进一步地，有利的技术特征阐述于随附权利要求中。

附图说明

以下图示仅通过非限制性示例的方式提供；此外，值得注意的是，它 们为图解的并且示出适用于将给定逻辑实施作为输入和控制信号的函数 的功能块，并且因此可使用各种电路和体系结构解决方案在实践中实施：

图1示出光伏系统的第一已知解决方案的方框图；

图2A示出在第一供应操作条件中，光伏系统的第二已知解决方案的 方框图；

图2B示出在第二操作条件中，图2A中的系统的方框图；

图2C示出在第三操作条件中，说明图2A中的系统的方框图；

图3示出具有两个重叠的示例曲线的图表：在一天时间内的光伏系统 的电力生成曲线以及在同一天时间内的用户的电力消耗曲线；

图4示出根据本发明配备有模块的光伏系统的方框图；

图5更详细地示出根据本发明配备有模块的图4中的系统的方框图；

图6示出涉及根据本发明配备模块的光伏系统的可能操作的流程图；

图7示出关于根据本发明的模块的包含构件的实施例。

具体实施方式

以下描述和相应附图仅是通过对本发明的说明性的、非限制性的示例 的方式被提供，而本发明可以以其他的、不同的实施例来实施。

本发明的目的旨在用于应用到光伏系统，例如，被安装用于将电力供 应到住宅型用户，但不限于住宅型用户，因此应用于新的和现有的系统。

图4示出的是应用了用于在蓄能器402中存储电力并从蓄能器402取 得电力的模块的光伏系统的第一实施例。动词“存储(store)”和“取得 (draw)”指示根据本发明的模块的功能：在蓄能器402中存储通过光伏 系统(特别是通过光伏面板401)生成的能量，并从蓄能器402取得能量， 以便将其供应到逆变器404。为此，模块包括适用于连接到光伏面板401 并连接到逆变器404的第一终端以及适用于连接到电蓄能器402的第二终 端。值得注意的是，根据本发明，第一终端表示光伏面板401/逆变器404 和模块之间的电连接段，并因此为单个构件，尽管它们作为两个不同的部 分出现。

该种模块包括转换单元403，所述转换单元403又包括双向DC/DC转 换器450，其被连接在第一终端和第二终端之间，适用于转换光伏面板401 生成的第一能量流以将其存储在蓄能器402中，以及适用于转换从蓄能器 402取得的第二能量流以将其供应到逆变器404。该种双向DC/DC转换器 被配置以选择性方式转换第一能量流和第二能量流。有利地，存储光伏面 板401生成的电力是可能的。此外，同样有利地，当光伏面板401不生成 电力时，当需要电力时，从蓄能器402取得电力，将其供应到用户406。

值得注意的是，表述“DC/DC转换器”意味着，电转换器能够将具有 给定输入电压值的直流能量流转换为具有不同输出电压值的直流能量流。

表述“双向DC/DC转换器”因此意味着，转换器允许根据第一感应 转换第一流，即，从输入端到输出端，以及根据第二感应转换第二流，与 第一相反，即，从输出端到输入端。根据本发明，第一流为在光伏面板401 的输出端处被转换以便存储在蓄能器402中的流。第二流为蓄能器402取 得的并被转换以供应到逆变器404的流。通常，光伏面板401生成具有介 于100伏特和600伏特之间的电压的电力。蓄能器402以较低的电压取得 能量，该较低的电压通常在12伏特和48伏特之间，或者如果串联使用多 个蓄能器的话该较低的电压甚至更多。由于最大功率点跟踪器(MPPT) 的存在，逆变器404的进入电压每次不同，所述最大功率点跟踪器为整合 在逆变器404中的设备，其允许从光伏面板401获得最大功率。通常，逆 变器404的输入端处的能量电压在190伏特和600伏特之间变化。因此， 这是典型动态学，即根据本发明的双向DC/DC转换器必须管理：从输入 端中的100V-600V到输出端中的24V-48V，以用于在蓄能器402中存储光 伏面板401生成的能量；以及从输出端中的24V-48V到输出端中的 190V-600V，以用于从蓄能器402取得能量并将其供应到逆变器404。为此， 如图5中所示，根据本发明的双向DC/DC转换器550包括：

-电压减压器512，其包括连接到第一终端的减压器输入端以及连接 到第二终端的减压器输出端。该减压器512适用于降低减压器输入端和减 压器输出端之间的电压；

-电压增压器518，其包括连接到第二终端的增压器输入端以及连接 到第一终端的增压器输出端。该增压器518适用于增大增压器输入端和增 压器输出端之间的电压。从而，出自面板401的能量被转换为适合于将其 存储在蓄能器502中的电压值，并且再者，从蓄能器502取得的能量被转 换为适合于在输入端中被供应到逆变器404的电压值。

如所提及的，减压器512和增压器518选择性地分别转换第一能量流 (从面板501到蓄能器502)和第二能量流(从蓄能器502到逆变器504)。 为此，根据本发明的存储和取得模块包括控制单元511，其被连接到减压 器512并被连接到电压增压器518，并且被配置为控制它们，如下面将更 详细的描述。

根据本发明的模块旨在应用于被安装的或最新调试的光伏系统上。具 体地，该模块被构思用于在领域中已知为“输电网系统”的光伏系统，即， 通过输电网逆变器404、504的方式将通过光伏面板401、501生成的电力 供应给用户406、506并供应给公共电网408、508。实际上，用户406、 506和公共电网408、508通过输电网接口405、505的方式并行电连接到 逆变器404、504的输出端。根据该系统的配置，如果消耗等于或高于光 伏面板的产生值，则逆变器404、504可因此将电力全部供应给用户406、 506；如果用户的消耗低于光伏面板的生成值，则逆变器404、504可因此 将电力部分地供应给用户406、506，并且部分地供应给输电网404、504； 如果用户的消耗406、506几乎为零(用户的消耗实际为零是相当少见的)， 则逆变器404、504可因此将电力几乎全部供应给输电网404、504。然而， 用户406的消耗可高于光伏面板的生成值；在该情况下，通过公共输电网 408、508取得过量的需求的能量(其也可能是在面板并未正在生成的时刻 用户消耗的所有能量)。出于本发明的目的，用户布置420、520整体上由 逆变器404、504，输电网接口405、505和用户406、506形成。用户布置 420、520可不同于图中示出的情形，例如，输电网接口405、505可整合 在逆变器404、504中或者用户506可实际上为多个用户(例如，双户住 宅)。

大体上，公共输电网408、508在概念上与输电网本身的上游的用户 布置420、520分离，以便测量从公共输电网流动到用户布置的功率，并 且反之亦然，通过用户布置输送到输电网的功率。换句话说，因此识别了 用户506到公共输电网508的功率取得条件以及通过光伏面板501生成的 功率到输电网508的输送的功率取得条件。为此，根据本发明的模块包括 功率检测器装置507，其在用户布置520和公共输电网508之间连接。根 据图5中示出的实施例的示例，装置507(通过输电网接口505的方式) 连接到逆变器504，连接到用户506的输出端并连接到公共输电网508的 输入端。从而，检测在用户布置520和公共输电网508之间流动(即，将 功率输送到输电网的条件)的或者在公共输电网508和用户布置520之间 流动(即，从输电网取得功率的条件)的功率是可能的。

蓄能器502还包括适用于检测剩余电荷值的电荷传感器装置(图中未 示出)。该装置可以以不同的方式实施，例如，可在不同操作条件中检测 蓄能器的终端处的电压；即，当增压器518被激活时(通过从蓄能器取得 能量来供应能量)且减压器512未被激活时，并且反之亦然-当减压器512 被激活时且增压器518未被激活时(能量存储在蓄能器中)。在这些条件 中执行的检测是由控制单元511读取，所述控制单元511适当地被配置为 在该检测的基础上确定蓄能器的电荷状态。根据图5中示出的实施例，控 制单元511连接到功率检测器装置507并连接到电荷传感器装置，并且被 配置为根据在用户布置520和公共输电网508之间流动的功率或者在公共 输电网508和用户布置520之间流动的功率，以及根据蓄能器的剩余电荷 的值，以选择性方式选择电压减压器512和电压增压器518。

控制单元511因此被配置为：

i-如果在用户组件520和公共输电网508之间流动的功率高于预定值 并且剩余电荷值指示电池502存储更多功率的可用性，则激活电压减压器 512；

ii-如果在公共输电网508和用户组件520之间流动的功率高于预定值 并且剩余电荷值指示可通过蓄能器502供应的功率的可用性，则激活电压 增压器518。

换句话说，当光伏面板501生成电力并且用户506的消耗低于面板的 生成值时，则条件i发生。具体地，可在该条件中识别两个操作条件：

-用户506的消耗接近零，所生成的功率几乎被全部输送到输电网， 或者

-用户506消耗少于通过面板生成的功率，因此部分生成的功率由用 户取得，同时剩余部分被输送到输电网。

在所有情况中，功率被输送到输电网。装置507检测该种条件，即， 检测从用户布置520流动到输电网508的功率，并将该检测供应给控制单 元511。此外，控制单元511检测所存储的剩余电荷值。如果结果为蓄能 器502可被进一步充电，则单元511激活电压减压器512，从而存储通过 光伏面板501生成的、未被本地(即，被用户506)消耗的功率。

当用户506从公共输电网508取得功率并且蓄能器502具有可用的存 储功率时，条件ii发生。此外在该情况中，装置507检测该种条件，具体 地检测在公共输电网508和用户装置之间流动的功率。该检测被供应给控 制单元511，其还检测所存储的剩余电荷值。如果结果是蓄能器502具有 足够的存储功率，则单元511激活增压器电压518，从而所存储的功率被 供应给用户506。

不同于这些描述的实例必须被适当地管理，并且控制单元511的编程 逻辑必须被实施，以确保用户所需求的功率的持续供应，无论这是从蓄能 器取得，或是部分地从蓄能器取得，或是部分地从输电网取得。一些方面 将根据以下描述将更加明显，特别是参考图6。

如图5中再次示出，根据优选实施例，减压器512包括：

-第一开关减压器转换器515，其包括连接到第一终端的第一连接分 支以及连接到第二终端的第二连接分支，并适用于减小所述第一分支和第 二分支之间的电压。例如，该转换器可通过本身已知的降压型转换器制造；

-第一功率传感器514，其连接在第二连接分支和第二终端之间，并 适用于检测与出自于第二连接分支的功率相关的第一功率值；

-第一微控制器513，其连接到第一减压器转换器515、连接到第一功 率传感器514，并连接到控制单元511，并被配置为控制第一减压器转换器 516。

具体地，第一微控制器513被配置为根据下列值控制第一减压器转换 器516的占空比：在用户布置520和输电网508(反之亦然)之间流动的 功率的第一功率值、以及通过蓄能器502的剩余电荷的值。

根据实施例的示例，控制单元511通过第一微控制器513的方式控制 第一转换器515，以便如果在用户布置520和输电网508之间流动的功率 高于预定值(例如，高于被设置为+50瓦特的阈值)并且所存储的剩余电 荷值指示蓄能器502可被进一步充电，则对蓄能器502充电。

第一转换器515的占空比表示关于减压器转换器515有效的总考虑时 间的时间分数，即，其中开关关闭的时间相对于总考虑时间的分数。

对于减压器转换器515，输出电压(其被减小)为占空比的函数。具 体地，在降压型转换器的情况中，输出电压随占空比的减小而线性减小。 因此，通过控制减压器转换器515的占空比的减小，获得相对于输入电压 减小的给定输出电压。为此，第一微控制器513连接到第一转换器515， 以便控制器占空比。再次参考图5，根据优选实施例，增压器518包括：

-第二开关DC/DC增压器转换器516，其包括连接到第二终端的第一 连接分支以及连接到第一终端的第二连接分支，并适用于增大第一分支和 第二分支之间的电压。例如，该转换器可通过本身已知的升压转换器的方 式制造；

-第二功率传感器509，其连接在所述第一连接分支和所述第二终端 之间，并适用于检测与进入所述第一连接分支的输入功率相关的第二功率 值；

-第二微控制器510，其连接到第二增压器转换器516、连接到第二功 率传感器509和连接到控制单元511，并被配置为控制第二增压器转换器 516。

根据实施例，控制单元511通过第二微控制器510的方式控制第二转 换器518，以便如果在输电网508和用户布置520之间流动的功率高于(从 而用户506从公共输电网取得功率)预定值(例如，高于被设置为+50瓦 特的阈值)并且所存储的剩余电荷值指示蓄能器502可供应功率，则从蓄 能器502取得电力并将其供应到逆变器504。具体地，第二微控制器510 根据在输电网508和用户布置520之间流动的功率的检测以及控制单元 511接收的所存储的剩余电荷值，以及在进入通过第二功率传感器509检 测的增压器转换器516的第二功率值的基础上控制第二增压器转换器516。

在相对于以上所描述的减压器转换器515的双模式中，增压器转换器 516将输出电压增大作为占空比的函数。具体地，在增压转换器的情况下， 输出电压随占空比增大而增大。因此，通过控制增压器转换器516的开关 的开关频率，给定的增强输出电压相对于输入电压获得，并且给定的功率 值作为通过第二功率传感器509检测的增压器转换器516的输入获得。根 据优选实施例，增压器转换器516的控制基于其输入功率，即，基于从蓄 能器502直接取得的功率。不平常的并且可被认为是“异常”的传感器509 的该种定位(如图5中所示，第二509和514直接连接到蓄能器502)已 经被发现是特别有利的；实际上，设置有MPPT功能的逆变器504并且因 此其输入端处的电压和电流经受连续的较小的、快速的变化，其将干扰布 置在其输入端处的可能的功率传感器的检测以及增压器转换器516的随之 而来的控制；相反，将功率输入到增压器516的递送是较为稳定得多的并 且可根据凭借传感器507获得的一般逻辑控制来进行控制，且不被MPPT 所导致的变化影响。

例如，检测装置507指示用户506从200瓦特的输电网508取得的功 率取得值。所存储的电荷值指示供应所取得的200瓦特的所存储的电荷的 可用性。第二微控制器510将增压器的占空比设置为不断增加，直到第二 功率传感器509检测的第二功率值指示增压器的输入功率等于200瓦特。 因此通过利用蓄能器502供应200瓦特的功率。

单元511周期性地接收装置507执行的检测，其与在用户布置520和 输电网508之间流动的功率相关，或反之亦然。从而，通过增压器转换器 的方式确定用户的消耗是否与通过蓄能器502取得的功率一致。因此，如 果消耗变化，则第二微控制器510将把新的占空比设置为装置507执行的 最新检测的函数。

自然地，不可排除从蓄能器502取得的功率的其他类型的控制。例如， 明显的是，至少在原理上，可在增压器转换器输出端处执行控制。

各种特定情况可相对于所描述的情况发生。具体地，值得感兴趣的是， 其中用户的消耗高于光伏面板的生成值的情况。在该情况下，如果蓄能器 具有存储的功率，则以上述方式将所述功率供应到用户。然而，通过蓄能 器供应的附加功率可不足以满足用户的消耗，并且在该情况下，用户将还 从输电网取得功率。功率因此通过光伏面板、蓄能器和公共输电网被供应 给用户。从而，在高峰消耗时刻从输电网取得的功率被有利地降低成不可 仅通过光伏面板/蓄能器组合供应的功率部分。

根据模块503的实施例，到逆变器504的输入功率的控制可被包括， 以用于防止危险的负载。为此，模块503包括功率检测器517，其连接在 光伏面板501和逆变器504之间并适用于检测通过功率面板生成的功率。 该检测器进一步连接到控制单元511，以提供所执行的检测。如果该检测 指示进入逆变器的功率相对于最大允许值过高，则控制单元511控制来自 增压器518的功率的减小。该检测还允许避免从面板取得比需求还多的功 率的异常尝试，这可在如果控制仅基于通过功率检测器507作出的检测时 发生。

图6示出涉及根据本发明的、配备有模块的光伏系统的可能操作的流 程图。

传感器407、507和单元511协作以控制用户的和各个光伏面板的能量 条件。具体地，“能量条件”表示以下情况：光伏面板生成超过相对于用 户的消耗的功率，光伏面板生成少于用户的消耗的功率，光伏面板生成大 致等于用户的消耗的功率量。当这些条件发生时，进行适当的行为(如果 可能)。该类行为旨在尽可能地增加用户与公共输电网的独立性。具体地， 在第一种情况下，存储超多的功率，而在第二种情况下，用户被供应有所 存储的功率。

开始框指示操作的开始；首先执行的动作由方框601表示，其中控制 单元511读取通过装置507执行的检测。在跟随读取方框601的测试方框 602中，控制单元511检查通过该种装置检测的功率值。

装置507的安装配置允许检测功率值，当被适当地解释时，所述功率 值指示功率是否从用户布置420、520流动到输电网508，或反之亦然。具 体地，预先建立，正功率指示从用户布置到公共输电网的流动，而相反， 负功率指示从公共输电网到用户布置的流动。

因此，如果该值为正的且高于给定阈值，下文称之为步长(例如，该 步长设置为±50瓦特)，则该检测指示功率到输电网508的输送。因此，光 伏面板501正相对于用户506的超过消耗生成功率，并且正在将电力输送 到输电网。该可选动作在测试方框602的输出端处由分支604表示。

相反，如果该值被包括在通过步长的负值和通过步长的正值(例如， 50瓦特或更小被输送到输电网，因此所述控制在±50瓦特的范围内)确定 的给定范围内，则光伏面板501正相对于用户506的消耗生成大致平衡的 功率。该可选动作在测试方框602的输出端处由分支605表示。

如果该值为负的并低于步长(例如，低于-50瓦特)，则检测指示来自 输电网508的功率取得，即，用户506正在从输电网508取得功率。该可 选动作在测试方框602的输出端处由分支603表示。

步长值在单元511的编程步骤期间被选择并表示系统参数，通过所述 系统参数确定是否激活减压器、增压器或两者都不激活。步长值还用作用 于控制增压器和减压器的解值，如下面将更加明显的。此外，用户506的 许多设备和家用电器具有由许多重复的短持续时间峰值组成的消耗曲线。 该消耗特征可暗示从一个能量条件(例如，从输电网取得)到另一个条件 (例如，所生成的功率的存储)的连续变换。基于步长的操作逻辑防止这 些异常的连续变换情况，从而避免增压器的和减压器的连续激活和去激 活。

分支605进入初始开始方框；实际上，该情况为消耗和生成之间的平 衡情况，因此单元511继续读取装置507的检测，以便检查不存在与该情 况的偏离。根据本发明，通过该单元511的该检测的读取频率伴随在模块 的编程步骤期间预先确定的给定周期发生。

分支604指示到输电网的功率输送。分支604进入测试方框615。在 测试方框615中，所述控制检查增压器转换器是否为激活的，即，是否通 过从蓄能器502取得功率来供应被输送到输电网的功率。例如，该情况可 跟随用户506的消耗的突然下降而发生，其中先前通过从蓄能器502取得 功率供应所述用户506的消耗。在“是”分支指示的肯定情况下，控制到 达方框616。在方框616中，控制单元511通过一个步长控制增压器转换 器的功率减小。从方框616，所述控制回到读取方框601/测试方框602。 因此，单元511检查通过一个步长的增压器转换器的功率减小是否足以不 再将从蓄能器502取得的功率输送到输电网。通过每次一个步长对增压器 转换器去激活，重复方框615和616中执行的测试和处理，直至从蓄能器 502取得的功率被停止输送到输电网。在该条件中，即，其中对增压器转 换器去激活，方框测试615失败并且“否”分支指示的控制到达测试方框 617。在测试方框617中，控制检查减压器转换器是否被激活，即，是否 已经对蓄能器502充电。在跟随“是”分支的肯定情况下，控制到达附加 测试方框618，其中单元511检查所存储的剩余电荷值是否指示蓄能器502 被完全充电。在否定情况下，从测试方框618，控制取“是”分支并到达 方框620。方框620指示单元511通过微控制器513的方式请求切断减压 器转换器，这是因为蓄能器不可被进一步充电。通过光伏面板生成的功率 因此被输送到输电网。在退出方框620之后，控制回到初始读取方框601。

如果测试618的结果为否定的，则跟随“否”分支且到达方框621。 在方框621中，单元511通过微控制器513在减压器转换器输出端处控制 功率增加一个步长(通过操作占空比)，以便在蓄能器502中存储更多的 功率。在退出方框621之后，控制回到初始读取方框601。测试方框617 的否定结果指示减压器转换器被激活，因此蓄能器未被充电。在该情况下， 经由测试方框617的输出端处的“否”分支，控制到达测试方框619，其 中单元511检查所存储的剩余电荷值是否指示蓄能器502被完全充电。通 过从测试方框619退出的“是”分支表示的肯定情况，指示蓄能器中不可 存储更多的功率；控制因此回到初始读取方框601。

测试方框619的肯定结果指示可在蓄能器502中存储功率。控制因此 跟随方框619的输出端处的“否”分支，以到达分支622。方框622指示 单元511，通过微控制器513请求切通减压器转换器。从方框623，控制到 达方框623，其中单元511通过微控制器513的方式从自减压器转换器出 来的功率增加一个步长。在退出方框623之后，控制回到初始读取方框601。

如果测试方框602(跟随读取方框601)指示所检测的功率为负的且 低于步长，则情况为其中功率是从输电网508取得的。

该可选动作由测试方框602在输出端处的分支603表示。在实践中， 用户506从输电网取得功率。在测试602的输出端处，随后的测试606检 查减压器转换器是否被激活，即，是否正通过从输电网取得的功率对蓄能 器充电。在肯定情况下，跟随方框606的输出端处的“是”分支，控制到 达方框607。在方框511中，单元511通过微控制器513，控制减压器转换 器515的功率减小一个步长。在退出方框607之后，控制回到初始读取方 框601。测试606的否定结果指示减压器转换器515未被激活。因此用户 从输电网取得功率，以便应付消耗。测试方框606的输出端处的“否”分 支(减压器515未被激活)回到进一步的测试方框608。测试方框608检 查增压器转换器是否已经被激活。在实践中，控制检查蓄能器502取得的 功率是否正被供应给用户506。

“否”分支指示增压器转换器已经被激活，并通向随后的测试方框 610。在测试方框610中，控制方法检查所存储的剩余电荷值是否指示蓄 能器502被充电。如果蓄能器具有存储的功率，则从这里取得功率进行供 应。在肯定情况下，方框613的出口处的“是”分支到达方框613，其中 单元511通过微控制器510激活增压器转换器516。在方框613的输出端 处的方框614中，微控制器510根据通过装置506执行的功率检测的第二 功率值(进入增压器转换器)以及蓄能器502的剩余电荷值的第二功率值， 设置增压器转换器516的切换频率。在退出方框614之后，控制回到初始 读取方框601。

回到测试方框608(其中控制检查增压器转换器是否已经被激活)，在 肯定情况下，跟随“是”分支以到达随后的测试方框609。在该条件中， 已经从蓄能器502取得功率，将其供应给用户506。在测试方框609中， 控制方法检查所存储的剩余电荷值是否指示蓄能器502被充电。在肯定情 况下，从蓄能器取得更多的功率，将其供应给用户506。因此，通过跟随 自方框609的出口处的“是”分支，控制到达方框612，其中单元511通 过微控制器510，控制增压器转换器的功率增大了一个步长。在退出方框 612之后，控制回到初始读取方框601。

在否定情况下，如通过方框609的出口处的“否”分支指示，控制到 达方框611。如果蓄能器502中不存在可用的功率，则因此单元511通过 微控制器510要求切断增压器转换器。在退出方框611之后，控制回到初 始读取方框601。值得注意的是，根据本发明，蓄能器502中的可用功率 在模块的配置步骤期间被确定，并取决于所安装的蓄能器类型。因此，根 据实施例，单元511被配置成以便考虑蓄能器502的电荷，直至其包含(相 对其总容量)一定百分比的存储电荷。可根据以上所描述的方法检测所存 储的电荷值。在单元511中设置的存储电荷百分比可因此被修改作为所采 用的蓄能器的函数。

图7示出适用于安置转换单元403、503的包含构件701。根据优选实 施例，该构件701包括：

-第一连接器702，用于将转换单元403、503连接到蓄能器402、502；

-第二连接器703，用于将转换单元403、503连接到光伏面板401、 501；

-第三连接器704，用于将转换单元403、503连接到逆变器404、504；

-第四连接器705，用于将转换单元511连接到功率检测器装置507。

从而，根据本发明的模块的安装器，有利地安装包含构件701(例如， 通过将其固定到结构)并建立电气连接。因此，以该非常简单、快速的方 式，根据本发明的模块已准备好使用。单元511优选地通过固件编程，所 述固件在单元本身的具体装置上充电和运行。在该固件中，主要参数(装 置507的检测的步长、读取频率等等)被设置为默认值，以便满足可能的 最宽范围需要。然而，在提供有根据本发明的模块的光伏系统的运行步骤 期间，这些默认值相对于系统的特征和用户的消耗可为次最优的。为此， 单元511可包括接口，其适用于与接口设备建立通信信道。例如，USB或 蓝牙接口。

通过设置有USB或蓝牙接口的该接口设备，安装器可继而设置主要参 数的值，以使得根据本发明的模块对于其旨在用于的系统是尽可能最优 的。

本发明进一步涉及连接到公共输电网408、508并连接到用户406、405 的类型的光伏系统，该系统包括：

-至少一个光伏面板401、501，其适用于暴露于太阳辐射以便接收太 阳能量，包括电力输出端，并适用于从所述太阳能量生成直流电；

-网络逆变器404、504，其包括连接到光伏面板401、501的电力输 出端的电逆变器输入端和电逆变器输出端，该逆变器404、504适用于将 直流电(通过光伏面板生成)转换为交流电，并使得其通过电逆变器输出 端可用；

其中电蓄能器402、502被包括用于存储光伏面板401、501生成的电 力；

其中公共输电网408、508和用户406、506通过输输电网接口405、 505并行电连接到电逆变器输出端；

该系统特征在于其包括用于在先前描述类型的所述电蓄能器402中存 储电力/从先前描述类型的所述电蓄能器402取得电力的模块。

本发明的进一步方面涉及用于升级光伏系统的方法，特别是对于先前 安装的和运行的光伏系统。该类型的光伏系统连接到公共输电网408、508 并连接到用户406(本领域中已知为输电网系统)，该系统包括：至少一个 光伏面板401，其设置有电力输出端并适用于生成直流电；输电网逆变器 404，其包括连接到所述光伏面板401、501的电力输出端的电逆变器输入 端和电逆变器输出端，所述逆变器404、504适用于将所述直流电转换为 交流电，并使得其通过到公共输电网408、508以及到用户406的电逆变 器输出端而可对于用户可用，方法特征在于以下步骤：

A-提供电蓄能器402、502，其适用于存储光伏面板401、501生成的 直流电；

B-提供转换单元403、503，其包括双向DC/DC转换器450、550以 及连接到双向DC/DC转换器450、550并适用于控制其的控制单元511；

C-将转换单元403、503连接到逆变器404、504并连接到光伏面板 401、501；

D-将转换单元连接到蓄能器402、502；

E-提供功率检测器装置507；

F-将功率检测器装置507连接到所述用户506的输出端处的电接口 405、505，连接到公共输电网线路408、508的输入端，并连接到控制单 元511。