(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電エネルギー生成システムにおける管理ユニットであって、
デューティーサイクルに従って、電力バスに対して太陽電池モジュールを周期的に接続又は切断する回路であり、該デューティーサイクルは、前記太陽電池モジュールを最大電力点で動作させるよう調整可能である、該回路と、
前記電力バスに結合された複数の第１の管理ユニットから動作パラメータを受け取るコントローラと、
を備え、
前記複数の第１の管理ユニットの各々は、対応の太陽電池モジュールの動作パラメータを決定し、該管理ユニットの前記コントローラに前記対応の太陽電池モジュールの前記動作パラメータを伝送し、
前記コントローラは、前記複数の第１の管理ユニットから受け取った前記動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記複数の第１の管理ユニットに対するデューティーサイクルを決定する、
管理ユニット。
【請求項２】
前記電力バスは直列電力バスであり、
前記複数の第１の管理ユニットの各々は、前記電力バスに対して対応の太陽電池モジュールを周期的に接続又は切断するためのスイッチを有しており、
前記コントローラは、前記複数の第１の管理ユニットにおける各スイッチのための異なる位相を決定するように、構成されている、
請求項１に記載の管理ユニット。
【請求項３】
電力バスと、
複数の光起電エネルギー生成ユニットと、
前記複数の光起電エネルギー生成ユニットと前記電力バスとの間に結合され、前記複数の光起電エネルギー生成ユニットによって生成された電気を前記バス上に供給し、前記複数の光起電エネルギー生成ユニットの動作パラメータを決定する複数の第１の管理ユニットであって、それぞれが、対応の光起電エネルギー生成ユニットを、該対応の光起電エネルギー生成ユニットの最大電力点に調整可能である、該複数の第１の管理ユニットと、
前記複数の第１の管理ユニットに接続し、前記複数の光起電エネルギー生成ユニットの前記動作パラメータを受け取る第２の管理ユニットであって、前記複数の第１の管理ユニットに対する少なくとも一つのパラメータを決定し、該少なくとも一つのパラメータに従って最大電力点で前記複数の光起電エネルギー生成ユニットのうちの少なくとも一つを動作させる、該第２の管理ユニットと、
を備える光起電エネルギー生成システム。
【請求項４】
前記電力バスはストリングバスであり、
前記複数の第１の管理ユニットは、前記複数の光起電エネルギー生成ユニットを直列に前記ストリングバス上に接続し、
前記第２の管理ユニットは、前記電力バスを介して前記複数の第１の管理ユニットと通信する、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記電力バスに結合され、前記複数の光起電エネルギー生成ユニットによって生成された前記電気を受け取るインバータを更に備え、
該インバータは、前記電力バスからの電気を受け取る間、最大電力点を追跡するように構成されている、
請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記電力バスはストリングバスであり、
前記複数の第１の管理ユニットは、前記複数の光起電エネルギー生成ユニットを、直列に前記ストリングバス上に接続する、
請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記インバータは、前記電力バス上で最大電力点の追跡を実行し、一方、前記複数の第１の管理ユニットのうちの少なくとも一つが、対応の光起電エネルギー生成ユニットを最大電力点に調整する、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の管理ユニットは、前記複数の第１の管理ユニットそれぞれのための制御パラメータの複数の値を決定するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
管理ユニットにおいて実施される方法であって、
複数の第１の管理ユニットから第２の管理ユニットによって、複数の太陽電池モジュールの動作パラメータを受け取るステップであって、前記複数の第１の管理ユニットの各々は、前記複数の太陽電池モジュールのうち対応の太陽電池モジュールに結合されており、該対応の太陽電池モジュールの動作パラメータを決定し、該対応の太陽電池モジュールと電力バスの間に結合されており、該対応の太陽電池モジュールによって生成された電気を前記電力バス上に供給する、該ステップと、
前記第２の管理ユニットによって、前記複数の太陽電池モジュールの前記動作パラメータに基づいて、少なくとも一つの制御パラメータを決定するステップと、
前記複数の太陽電池モジュールのうち少なくとも一つを最大電力点で動作させるために、前記第２の管理ユニットによって、前記少なくとも一つの制御パラメータを前記複数の第１の管理ユニットに伝送するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記電力バスは、直列に接続された前記複数の第１の管理ユニットのストリングを含み、
前記第２の管理ユニットによって、前記複数の太陽電池モジュールの推定最大電力点を算出するステップを更に含み、
前記少なくとも一つの制御パラメータは、前記複数の太陽電池モジュールの推定最大電力点に基づいて決定される、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電力バスに接続された複数の管理ユニットから前記第２の管理ユニットを選択するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
光起電エネルギー生成システムにおいて実施される方法であって、
複数の第１の管理ユニットから、複数の太陽電池モジュールの動作パラメータを伝送するステップであって、前記複数の第１の管理ユニットの各々は、前記複数の太陽電池モジュールのうち対応の太陽電池モジュールに結合されており、該対応の太陽電池モジュールの動作パラメータを決定し、該対応の太陽電池モジュールと電力バスの間に結合されており、該対応の太陽電池モジュールによって生成された電気を前記電力バス上に供給する、該ステップと、
前記複数の太陽電池モジュールのうちの少なくとも一つを最大電力点で動作させるために、前記複数の第１の管理ユニットによって、少なくとも一つの制御パラメータを受け取るステップであって、該少なくとも一つの制御パラメータは、前記複数の太陽電池モジュールの前記動作パラメータに基づいて決定される、該ステップと、
前記電力バスに接続されたインバータによって、該インバータが前記電力バスから電気を受け取る間に、最大電力点の追跡を実行するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記インバータが最大電力点の追跡を実行している間、前記複数の第１の管理ユニットによって前記複数の太陽電池モジュールの前記動作パラメータを測定するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の第１の管理ユニットによって前記複数の太陽電池モジュールの前記動作パラメータを測定する間、前記インバータにおいて最大電力点の追跡を停止するステップと、
前記複数の第１の管理ユニットによって前記複数の太陽電池モジュールの前記動作パラメータを測定した後に、前記インバータにおいて最大電力点の追跡を再開するステップと、
を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記最大電力点の追跡が前記インバータにおいて実行されている間に、前記複数の第１の管理ユニットのうち少なくとも一つが、前記制御パラメータに従って前記複数の太陽電池モジュールのうちの少なくとも一つを調整し、
前記制御パラメータが、デューティーサイクル、位相シフト、及び同期パルスからなるグループから選択される、
請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
[0001]本出願は、２００９年３月２５日に出願の「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｔｏ  Ｂａｌａｎｃｅ  Ｓｏｌａｒ  Ｐａｎｅｌｓ  ｉｎ  ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｎｅｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願第１２／４１１，３１７号明細書、２００８年１２月２日に出願の「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ  Ｓｏｌａｒ  Ｐａｎｅｌｓ  ｉｎ  ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｎｅｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許仮出願第６１／２００，６０１号明細書、及び２００８年１１月２６日に出願の「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ  Ｓｏｌａｒ  Ｐａｎｅｌｓ  ｉｎ  ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｎｅｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許仮出願第６１／２００，２７９号明細書の利益を主張する。これらの出願の開示を、参照により本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００２】
[0002]本開示の少なくとも幾つかの実施形態は、広く光起電システムに関するものであり、より詳細には、それだけには限らないが、光起電システムのエネルギー生成性能を改善することに関するものである。
【背景】
【０００３】
[0003]太陽電池システムの設置者は、電圧が米国及び欧州連合内でそれぞれ６００Ｖ又は１０００Ｖの限界を超えないようにするために、大きなガード帯域（又は安全マージン）をとる。その制限により、結合器ボックス又はストリングインバータのコストを削減するためにより多くの太陽電池パネルモジュールを直列に設置することが阻止される。太陽電池パネルモジュールは、「モジュール」又は「パネル」と呼ばれることが多い。太陽電池モジュールが直列に又はメッシュ構成で接続される場合には、より弱いモジュールが、より少ないエネルギーを生成するだけでなく、同じストリング又は配線区分内でエネルギーを伝達する他のモジュールの能力にも影響を与えるという問題が生じ得る。
【説明の概要】
【０００４】
[0004]直列に接続された複数の光起電ユニットの中で電流を均衡させるシステム及び方法について、本明細書に説明する。本項では、幾つかの実施形態について要約する。
【０００５】
[0005]一態様では、装置は、電気を発生する光起電エネルギー生成ユニットと、光起電エネルギー生成ユニットとエネルギー生成ユニットの直列接続の間に結合された管理ユニットと、を含む。この管理ユニットは、少なくとも第１のスイッチを有し、当該第１のスイッチを介して、第１の電流を発生する光起電エネルギー生成ユニットが、エネルギー生成ユニットの直列接続に電気を供給する。管理ユニットは、第１の電流より大きい第２の電流がエネルギー生成ユニットの直列接続に流れることを可能とするように構成されている。
【０００６】
[0006]一実施形態では、エネルギー生成ユニットは太陽電池パネルの少なくとも１つの太陽電池セルであり、管理ユニットはインダクタをもたず、太陽電池パネル上に組み込まれる。例えば、エネルギー生成ユニットは、太陽電池パネル上のストリング内の光起電セルのサブセットであってもよく、又は、太陽電池パネルの光起電セルのセット全体であってもよい。
【０００７】
[0007]一実施形態では、管理ユニットは、光起電エネルギー生成ユニットに接続されたエネルギー貯蔵ユニットを更に含む。第１のスイッチにオンになると、エネルギー生成ユニットは第１の電流をエネルギー生成ユニットの直列接続に供給し、エネルギー貯蔵ユニットは第３の電流を供給し、また直列接続内の第２の電流は第１の電流と第３の電流の合計以上である。第１のスイッチのオフになると、エネルギー生成ユニット及びエネルギー貯蔵ユニットはエネルギー生成ユニットの直列接続から電子的に切断され、また管理ユニットはエネルギー生成ユニットの直列接続に対して少なくとも１つの経路を提供する。
【０００８】
[0008]一実施形態では、エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー生成ユニットと並列に結合されたコンデンサを含む。第１のスイッチがオンになると、ローカル管理ユニットの出力電圧はエネルギー生成ユニットの出力電圧と実質的に等しくなる。
【０００９】
[0009]一実施形態では、少なくとも１つの経路は、ダイオード、第１のスイッチがオンになるとオフになる第２のスイッチ、及び同期整流器のうちの少なくとも１つを含む。
【００１０】
[0010]一実施形態では、管理ユニットは、デューティーサイクル並びに／又は位相シフト及び同期パルスのうちの少なくとも１つに従って第１のスイッチを制御するコントローラを更に含む。コントローラは、エネルギー生成ユニットに関連する少なくとも１つの動作パラメータ（例えば、電流、電圧、及び温度）、別個のエネルギー生成ユニットの少なくとも１つの動作パラメータ（例えば、電流、電圧、及び温度）、並びに遠隔ユニットから受け取った制御信号（例えば、デューティーサイクル、位相、電圧、電力）のうちの１つに基づいて、第１のスイッチを制御するように構成され得る。
【００１１】
[0011]一実施形態では、デューティーサイクルは、エネルギー生成ユニットの最大電力点に基づいて、エネルギー生成ユニットの最大電流に基づいて、ストリング上の最も強いユニットに対する電圧比に基づいて、ストリング上の最も強いユニットに対する電力比に基づいて、ストリング上の最も強いユニットに対する最大電力点電圧比に基づいて、及び／又は、ストリング上の最も強いユニットに対する最大電力点電力比に基づいて決定される。
【００１２】
[0012]一実施形態では、管理ユニットは第１の管理ユニットであり、光起電エネルギー生成ユニットは第１の光起電エネルギー生成ユニットであり、装置は第２の管理ユニット及び第２の光起電エネルギー生成ユニットを更に含む。第２の管理ユニットは、第１の管理ユニットと直列に接続される。第２の管理ユニットは、少なくとも第２のスイッチを有する。第２の光起電エネルギー生成ユニットは、第２の管理ユニットの第２のスイッチを介してエネルギー生成ユニットの直列接続に電気を供給する。第２の管理ユニットは、第２の光起電エネルギー生成ユニットからの電流より大きい第２の電流がエネルギー生成ユニットの直列接続中に流れることを可能とする。
【００１３】
[0013]別の態様では、方法が、太陽電池エネルギー生成ユニットをエネルギー生成ユニットの直列接続に結合するための第１のスイッチを有する管理ユニットを提供するステップと、第１のスイッチを制御するための少なくとも１つのパラメータを決定するステップと、を含む。管理ユニットは、太陽電池エネルギー生成ユニットに結合されたエネルギー貯蔵ユニットを有する。第１のスイッチがオンになると、太陽電池エネルギー生成ユニットは第１の電流をエネルギー生成ユニットの直列接続に供給し、エネルギー貯蔵ユニットは第２の電流を供給し、またエネルギー生成ユニットの直列接続における第３の電流は第１の電流と第２の電流の合計以上になる。第１のスイッチがオフになると、太陽電池エネルギー生成ユニット及びエネルギー貯蔵ユニットはエネルギー生成ユニットの直列接続から切断され、また管理ユニットはエネルギー生成ユニットの直列接続に対して少なくとも１つの経路を提供する。
【００１４】
[0014]一実施形態では、パラメータを決定するステップは、第１のスイッチを制御するために、太陽電池エネルギー生成ユニットの少なくとも１つの動作パラメータに基づいてデューティーサイクルを算出することを含む。
【００１５】
[0015]一実施形態では、少なくとも１つの動作パラメータは太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧を含み、この方法は、複数の管理ユニットを介してそれぞれ直列に接続された複数の太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧を受け取るステップと、これらの動作電圧の中で第１の電圧を特定するステップと、を更に含む。次いで、デューティーサイクルが、第１の電圧及び太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧の関するに従って算出される。
【００１６】
[0016]一実施形態では、太陽電池エネルギー生成ユニットは、複数の太陽電池エネルギー生成ユニットのうちの第１の太陽電池エネルギー生成ユニットであり、複数の太陽電池エネルギー生成ユニットのうちの第２の太陽電池エネルギー生成ユニットが複数の太陽電池エネルギー生成ユニットの中で最高電力を供給するとき、第１の電圧は第２の太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧であり、またデューティーサイクルは、少なくとも部分的に、第１及び第２の太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧の比に基づく。
【００１７】
[0017]一実施形態では、方法は、第２の太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧の低減が検出されるまでデューティーサイクルを調整するステップと、低減を生じるデューティーサイクルに対する調整を取り消すステップと、を更に含む。
【００１８】
[0018]別の実施形態では、方法は、第２の太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧の低減が検出されるまでデューティーサイクルを調整するステップと、この低減に応答して、第２の太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧を増大させるよう、第２の太陽電池エネルギー生成ユニットに結合されたローカル管理ユニットに対するデューティーサイクルを低減させるステップと、を更に含む。一実施形態では、第２の太陽電池エネルギー生成ユニットに対するデューティーサイクルは、第２の太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧が最大化されるまで低減される。
【００１９】
[0019]一実施形態では、方法は、少なくとも１つの動作パラメータに基づいて、最大電力点での太陽電池エネルギー生成ユニットの電圧を特定するステップと、太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧を最大電力点での電圧の方へ変化させるようデューティーサイクルを調整するステップと、を更に含む。
【００２０】
[0020]一実施形態では、太陽電池エネルギー生成ユニットは複数の太陽電池エネルギー生成ユニットのうちの第１の太陽電池エネルギー生成ユニットであり、方法は、直列に接続された複数の太陽電池エネルギー生成ユニットの動作パラメータを受け取るステップと、少なくとも１つの動作パラメータに基づいて第１の太陽電池エネルギー生成ユニットの第１の最大電力点電圧を特定するステップと、複数の太陽電池エネルギー生成ユニットの中で最高の動作電圧を有する第２の太陽電池エネルギー生成ユニットを特定するステップと、第２の太陽電池エネルギー生成ユニットの第２の最大電力点電圧を特定するステップと、第１の最大電力点電圧及び第２の最大電力点電圧に基づいてターゲット電圧を算出するステップと、第１の太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧をターゲット電圧まで駆動するようデューティーサイクルを調整するステップと、を更に含む。
【００２１】
[0021]一実施形態では、方法は、第１の電流を増大させるようデューティーサイクルを調整するステップを更に含む。
【００２２】
[0022]一実施形態では、方法は、太陽電池エネルギー生成ユニットの動作電圧を変化させ、太陽電池エネルギー生成ユニットのストリング全体の出力電力を増大させるようデューティーサイクルを調整するステップを更に含む。
【００２３】
[0023]本開示は、方法、並びにこれらの方法を実行するデータ処理システム、及びデータ処理システムでの実行時に当該システムにこれらの方法を実行させる命令を含むコンピュータ可読媒体を含むこれらの方法を実行する装置を含む。
【００２４】
[0024]他の特徴は、添付の図面及び以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２５】
[0025]例として実施形態を示すが、これらの実施形態は添付の図面の図に限定されるものではない。添付の図面では、同じ参照が類似の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】幾つかの実施形態によるローカル管理ユニットの図である。
【図２】幾つかの実施形態によるローカル管理ユニットの図である。
【図３】幾つかの実施形態によるローカル管理ユニットの図である。
【図４】一実施形態による光起電システムの図である。
【図５】一実施形態による太陽電池パネルの図である。
【図６】幾つかの実施形態による光起電システムの性能を改善する方法を示す図である。
【図７】幾つかの実施形態による光起電システムの性能を改善する方法を示す図である。
【図８】幾つかの実施形態による光起電システムの性能を改善する方法を示す図である。
【詳細な説明】
【００２７】
[0030]以下の説明及び図面は例示的なものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。完全な理解を可能とするために、多数の特有の詳細について説明する。しかし、場合によっては、説明を不明瞭にすることを避けるために、周知の又は従来の詳細については説明しない。本開示における一実施形態への参照は、必ずしも同じ実施形態への参照ではなく、そのような参照は少なくとも１つの実施形態を意味する。
【００２８】
[0031]太陽電池モジュールが直列に又はメッシュ構成で接続される場合には、より弱いモジュールはより少ないエネルギーを生成するだけでなく、同じストリング又は配線区分内の他のモジュールにも影響を与えるという問題が生じ得る。測定することによって、大部分の市販の組み込まれたストリングにおいて幾つかのモジュールが他のモジュールより弱いと判断することができる。したがって、モジュールが別個に動作される場合、このストリングが生成する電力は、各モジュールで利用可能な合計より少ない。
【００２９】
[0032]本開示の少なくとも一実施形態は、良好なモジュールからのストリングバス上の電流が弱いモジュールによる影響を受けないように、ストリング内の弱いモジュールのオン及びオフを切り換える方法及びシステムを提供する。
【００３０】
[0033]図１〜３は、幾つかの実施形態によるローカル管理ユニットを示す。図１〜３では、ローカル管理ユニット（１０１）を使用して太陽電池モジュール（１０２）のオン及びオフを周期的に切り換え、少なくとも部分的に直列に接続された光起電システムのエネルギー生成性能を改善する。
【００３１】
[0034]図１では、管理ユニット（１０１）は太陽電池モジュール（１０２）にローカルのものであり、管理ユニット（１０１）を使用すると、スイッチＱ１（１０６）を介して太陽電池モジュール（１０２）を直列電力バス（１０３）に周期的に結合して、直列電力バスと直列に接続された太陽電池モジュールのストリングに対する総電力出力を改善することができる。
【００３２】
[0035]ローカル管理ユニット（ＬＭＵ）（１０１）は、太陽電池モジュール（１０２）の動作を制御する太陽電池モジュールコントローラ、及び／又は、エネルギー伝達及び／又はデータ通信のために直列電力バス（１０３）への接続を提供するリンクモジュールユニットを含み得る。
【００３３】
[0036]一実施形態では、スイッチＱ１（１０６）の動作を制御するコマンドは、光起電（ＰＶ）ストリングバス（電力線）（１０３）を介してローカル管理ユニット（１０１）に送られる。或いは、別個のネットワーク接続を使用して、ローカル管理ユニット（１０１）の内外へデータ及び／又はコマンドを伝送することもできる。
【００３４】
[0037]図１及び２では、ローカル管理ユニット（１０１）への入力（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）を別個に示している。しかしながら、入力（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）は、必ずしも別個の接続を介してローカル管理ユニット（１０１）に伝達する必要はない。一実施形態では、これらの入力は、直列電力バス（１０３）を介してローカル管理ユニット内で受け取られる。
【００３５】
[0038]図１では、太陽電池モジュール（１０２）は、ローカル管理ユニット（１０１）のコンデンサＣ１（１０５）と並列に接続されている。ローカル管理ユニット（１０１）のダイオードＤ１（１０７）は、直列電力バス（１０３）と直列に接続されている。直列電力バス（１０３）は、太陽電池モジュールの全体的なメッシュ構成の一部であってもなくてもよい。ローカル管理ユニットのスイッチＱ１（１０６）は、太陽電池モジュール（１０２）及びコンデンサＣ１（１０５）をダイオードＤ１（１０７）との並列接続から選択的に接続又は切断することができ、したがって太陽電池モジュール（１０２）を直列電力バス（１０３）から接続又は切断することができる。
【００３６】
[0039]図１では、ローカル管理ユニット（１０１）のコントローラ（１０９）は、デューティーサイクル（１０４ａ）、位相（１０４ｂ）、及び同期パルス（１０４ｃ）等のパラメータに従って、スイッチ（１０６）の動作を制御する。
【００３７】
[0040]一実施形態では、コントローラ（１０９）は、直列電力バス（１０３）又は別個のデータ通信接続（例えば、別個のデータバス若しくは無線接続）を介して、遠隔管理ユニットからパラメータ（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）を受け取る。幾つかの実施形態では、コントローラ（１０９）は、直列電力バス（１０３）上で接続された他のローカル管理ユニットと通信して、直列電力バス（１０３）に取り付けられた太陽電池モジュールの動作パラメータを取得し、したがって受け取った動作パラメータに基づいてパラメータ（例えば、１０４ａ及び１０４ｂ）を算出することができる。幾つかの実施形態では、コントローラ（１０９）は、他の太陽電池モジュールの他のローカル管理ユニット又は遠隔システム管理ユニットと通信することなく、当該コントローラ（１０９）によって取得した太陽電池モジュール（１０２）の動作パラメータ及び／又は測定値に基づいて、パラメータ（例えば、１０４ａ及び１０４ｂ）を決定することができる。
【００３８】
[0041]図２では、システム（１００）は、太陽電池モジュール（１０２）に結合されたローカル管理ユニット（１０１）を有する。ローカル管理ユニット（１０１）を太陽電池モジュール（１０２）とストリングバス（１０３）の間に接続して、直列電力バス（１０３）上の全ストリングに対する総電力出力を改善する。ローカル管理ユニット（１０１）へのコマンドは、光起電（ＰＶ）ストリングバス（電力線）（１０３）を介して送ることができる。この図をより明瞭にするために、ローカル管理ユニット（１０１）のコントローラ（１０９）への入力（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）を別個に描いているが、これは必ずしも、入力（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）が別個の接続を介して及び／又はローカル管理ユニット（１０１）の外部から提供されることを示すわけではない。例えば、幾つかの実施形態では、コントローラ（１０９）は、直列電力バス（１０３）（又は他の管理ユニットとの別個のデータ通信接続）を介したデータ通信の有無に関わらず、ローカル管理ユニット（１０１）で取得した測定値に基づいて、パラメータ（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）を算出し得る。
【００３９】
[0042]図２では、ローカル管理ユニット（１０１）は、片側では太陽電池モジュール（１０２）と並列に接続され、また反対側では他のモジュールのストリングと直列に接続されている。他のモジュールのストリングは、全体的なメッシュ構成の一部であってもなくてもよい。ローカル管理ユニット（１０１）は、とりわけ、ａ）太陽電池モジュール（１０２）がスイッチＱ１（１０６）を介して直列電力バス（１０３）に接続されるべき時間の百分率（例えば、０〜１００％）として表すことができる要求されたデューティーサイクル（１０４ａ）、ｂ）度（例えば、０度〜１８０度）単位の位相シフト（１０４ｂ）、及びｃ）タイミング又は同期パルス（１０４ｃ）を含む３つの入力又は３つのタイプの入力データを受け取ることができる。これらの入力（例えば、１０４ａ、１０４ｂ、及び１０４ｃ）は、個別の信号として供給することができ、或いはネットワーク上のデータとして、又は電力線を介して若しくは無線で送られる複合信号として、またさらに別の場合これらの入力タイプのいずれかの組合せとして供給することができる。
【００４０】
[0043]図２では、ローカル管理ユニット（１０１）は、太陽電池モジュール（１０２）を、直列電力バス（１０３）を形成するストリングに周期的に接続し且つストリングから切断する。スイッチＱ１（１０６）の動作のデューティーサイクル（１０４ａ）及び位相（１０４ｂ）を複数の方法で算出して、システムの性能を改善することができる。これについて以下に更に論じる。
【００４１】
[0044]図２では、ローカル管理ユニット（１０１）は、コンデンサＣ１（１０５）及びスイッチＱ１（１０６）、並びにダイオードＤ１（１０７）を含んでいる。図２では、ダイオードＤ１（１０７）には追加のスイッチＱ２（１０８）が補足され、スイッチＱ２（１０８）は同期整流器として働いて効率を向上させる。一実施形態では、スイッチＱ１（１０６）を閉じて（オンにする）太陽電池モジュール（１０２）（及びコンデンサＣ１（１０５））を直列電力バス（１０３）に取り付けると、追加のスイッチＱ２（１０８）が開かれる（オフになる）。
【００４２】
[0045]場合によっては、直列コイル及び並列コンデンサを含むフィルタ（図示せず）も使用される。このフィルタは、ローカル管理ユニットに配置することができ、又はヒューズボックス若しくはインバータの直前に配置することができ、或いはこれらのうちのいずれかの一部とすることができる。
【００４３】
[0046]図２では、コントローラ（１０９）を使用して入力信号（例えば、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）を処理し、スイッチＱ１（１０６）及びＱ２（１０８）を駆動する。一実施形態では、コントローラ（１０９）は、小型の単一チップマイクロコントローラ（ＳＣＭＣ）である。例えば、コントローラ（１０９）は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用して実施することができる。コントローラ（１０９）は更には、個別の機能的に同等の回路内で実施することができ、又は他の場合には、ＳＣＭＣ及び個別回路の組合せで実施することができる。
【００４４】
[0047]一実施形態では、コントローラ（１０９）は、処理用の電力を取得するために、太陽電池モジュール（１０２）と並列に結合され、また、コントローラ（１０９）は、直列電力バス（１０３）に結合された他の管理ユニットから伝送される信号を取得するために、直列電力バス（１０３）に結合される。
【００４５】
[0048]ストリングに対してモジュール（１０２）（又はセル群若しくは１つのセル）のオン及びオフを周期的に切り換えることによって、ローカル管理ユニット（１０１）は、ストリングバス（１０３）に反射される電圧を下げることができ（例えば、ストリングバスに寄与する平均電圧をより低くする）、また、モジュールが弱くない場合にそうであるはずのレベルに近いほど、ストリングバス（１０３）に反射される電流をより高くして、より高い総電力出力を発生することができる。
【００４６】
[0049]一実施形態では、異なる位相を使用してストリング上の異なるローカル管理ユニット内でスイッチを動作させ、ストリング上の電圧変化を最小化することが好ましい。
【００４７】
[0050]図３では、ローカル管理ユニット（１０１）は、他のローカル管理ユニット（１０１）との直列接続で直列電力バス（１０３）を形成するための２つのコネクタ（１１２及び１１４）を提供する。コントローラ（１０９）は、スイッチＱ１（１０６）及びＱ２（１０８）の状態を制御する。
【００４８】
[0051]図３では、コントローラ（１０９）がスイッチ（１０６）をオンにすると、パネル電圧及びコンデンサＣ１（１０５）がコネクタ（１１２及び１１４）と並列に接続される。コネクタ（１１２及び１１４）間の出力電圧は、出力パネル電圧と実質的に同じである。
【００４９】
[0052]図３では、スイッチ（１０６）がオフになっている（開いた）期間中、コントローラ（１０９）はスイッチ（１０８）をオンにして（閉じて）ダイオードＤ１（１０７）の周りに経路を提供し、効率を改善する。
【００５０】
[0053]図３では、スイッチ（１０６）がオフになる（開かれる）と、パネル電圧はコンデンサＣ１（１０５）を充電し、したがってスイッチ（１０６）がオンになると、太陽電池パネルとコンデンサ（１０５）の双方がコネクタ（１１２及び１１４）を通る電流を供給し、太陽電池パネルの電流より大きい電流がストリング（直列電力バス（１０３））内で流れることを可能とする。スイッチ（１０６）がオフになる（開かれる）と、ダイオードＤ１（１０７）はまた、コネクタ（１１２及び１１４）間の経路を提供し、スイッチ（１０８）が何らかの理由で遮断されている場合でもストリング内の電流を維持する。
【００５１】
[0054]一実施形態では、コントローラ（１０９）をパネル電圧に接続して（図３では図示せず）、スイッチＱ１（１０６）及びＱ２（１０８）を制御するための電力を取得する。一実施形態では、コントローラ（１０９）をさらにコネクタのうちの少なくとも１つに接続して（図３では図示せず）、ストリングからの情報を伝送及び／又は受け取る。一実施形態では、コントローラ（１０９）は、パネル電圧、パネル電流、温度、光強度等の太陽電池パネルの動作パラメータを測定するためのセンサを含む（図３では図示せず）。
【００５２】
[0055]図４は、一実施形態による光起電システム（２００）を示している。図４では、光起電システム２００は、光起電モジュール（２０１ａ、２０１ｂ、．．．、２０１ｎ）、ローカル管理ユニットユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）、インバータ（２０３）、及びシステム管理ユニット（２０４）を含む幾つかの構成要素から構築されている。
【００５３】
[0056]一実施形態では、システム管理ユニット（２０４）は、インバータ（２０３）、結合器ボックス（２０６）、ローカル管理ユニット、又は独立型ユニットの一部である。太陽電池モジュール（２０１ａ、２０１ｂ、．．．、２０１ｎ）は、ローカル管理ユニットユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）それぞれと並列に接続され、ローカル管理ユニットユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）は直列に接続されてストリングバス（２０５）を形成する。ストリングバス（２０５）は最終的に、インバータ（２０３）及び管理ユニット（２０４）に接続される。
【００５４】
[0057]図４では、ストリングバス（２０５）をインバータ（２０３）に直接接続することができ、或いはメッシュネットワーク又は結合器ボックス若しくはヒューズボックス（図示せず）の一部として接続することができる。分離されたローカル管理ユニットを結合器ボックス（２０６）として使用して、インバータ（２０６）に接続する前のすべての電圧を調整することができ、又は単一若しくは多重ストリングインバータを使用することができる。バスの電圧の変化を制限するために、管理ユニット（２０４）は、ローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）のそれぞれに対して異なる位相を割り当てることができる。一実施形態では、任意の所与の時間において、所定の最大の数の太陽電池モジュール（例えば、１つの単一の太陽電池モジュール）がストリングバス（２０５）から切断される。
【００５５】
[0058]一実施形態では、モジュール接続を越えてローカル管理ユニットは、それだけには限らないが、デューティーサイクル（１０４ａ）、位相（１０４ｂ）、及び（例えば、ローカル管理ユニットを同期させた状態で保つための）同期パルス（１０４ｃ）を含む信号入力を有することができる。一実施形態では、位相（１０４ｂ）及び同期パルス（１０４ｃ）を使用して性能を更に改善するが、ローカル管理ユニット（１０１）は位相（１０４ｂ）及び同期パルス（１０４ｃ）がなくても機能することができる。
【００５６】
[0059]一実施形態では、ローカル管理ユニットは、出力信号を提供し得る。例えば、ローカル管理ユニット（１０１）は、モジュール側で電流及び電圧を測定することができ、また任意選択で、ストリング側で電流及び電圧を測定することができる。ローカル管理ユニット（１０１）は、それだけには限らないが、光、温度（周囲とモジュールの双方）の測定値等を含む他の適切な信号を提供することができる。
【００５７】
[0060]一実施形態では、ローカル管理ユニット（１０１）からの出力信号は、電力線を介して（例えば、電力線通信（ＰＬＣ）を介して）伝送され、又は無線で伝送される。
【００５８】
[0061]一実施形態では、システム管理ユニット（２０４）は、光センサ（複数）、温度センサ（複数）、即ち、周囲の、太陽電池モジュールの、又はこれら双方のための一以上のセンサからセンサ入力を受け取って、光起電システム（２００）を制御する。一実施形態では、これらの信号は、同期信号をも含み得る。例えば、管理ユニットは、同期信号を周期的に送ってタイミング値等を設定することができる。
【００５９】
[0062]記載の方法を使用すると、ローカル管理ユニットは、光起電太陽電池システムの処理能力を数パーセンテージポイント（例えば、信号又は２桁前半）分容易に増大できる非常に安価で且つ信頼性が高いデバイスになり得る。これらの様々な制御により、設置者はこの種のシステムを使用し、例えば幾つか又はすべてのモジュールをシャットオフすることによって、ＶＯＣ（開回路電圧）を制御することも可能になる。例えば、ストリングが規制電圧限界に達しつつある場合に、システムのローカル管理ユニットを使用することによって、幾つかのモジュールをストリングから切断することができ、したがってストリング内により多くのモジュールを設置することができる。
【００６０】
[0063]幾つかの実施形態では、ローカル管理ユニットを太陽電池パネル内で使用して、太陽電池パネル内のセルのストリングに取り付けられた太陽電池セルの接続を制御することもできる。
【００６１】
[0064]図５は、一実施形態による太陽電池パネルを示す。一実施形態では、太陽電池パネル（３００）は、太陽電池セルの幾つかのストリング（例えば、１モジュール当たり３つの太陽電池セルストリング）を有する。図５では、ローカル管理ユニット（１０１）は、個々の太陽電池パネル（３００）のストリング内の１群のセル（３０１）に適用することができ、又は場合によっては、太陽電池パネル（３００）内の各セル（３０１）に適用することができる。
【００６２】
[0065]図５では、ローカル管理ユニット（１０１）に取り付けられた１群の太陽電池セル（３０１）は、互いに直列に、並列に、又はメッシュ構成で接続することができる。複数のローカル管理ユニット（１０１）は、ストリング内の太陽電池セル（３０１）群を接続して、太陽電池パネル（３００）の出力を提供する。
【００６３】
[0066]本開示の幾つかの実施形態は、ストリング又はメッシュの太陽電池モジュールに接続されたローカル管理ユニットのデューティーサイクル及び／又は位相を決定する方法を含む。
【００６４】
[0067]幾つかの実施形態では、ストリング又はメッシュ内のすべてのローカル管理ユニットのデューティーサイクルを変化させて、ストリング電圧を増大又は低減させることができる。デューティーサイクルを調整して、許容される最大電圧を超えないようにすることができる。例えば、最大電圧は、結合器ボックス（２０６）、インバータ（２０３）、若しくはストリングバス（２０５）に接続された任意の他の負荷によって制限することができ、又はそのシステムに適用できる任意の規制によって制限することができる。幾つかの実施形態では、デューティーサイクルを調整して、複数のストリングの電圧を整合させる。
【００６５】
[0068]幾つかの実施形態では、ストリング内の１つのローカル管理ユニット（１０１）のデューティーサイクルを変化させて、そのローカル管理ユニット（１０１）内の電流をより高くし、全体的な電力収穫をより高くすることができる。
【００６６】
[0069]一実施形態では、対応するローカル管理ユニットを介してストリングに接続された太陽電池モジュールのデューティーサイクルが算出される。これらのデューティーサイクルは、太陽電池モジュールの測定された電流及び電圧、及び／又は温度に基づいて計算することができる。
【００６７】
[0070]デューティーサイクルの初期設定が太陽電池モジュールに適用された後、陰の移動等の変化に対してこれらのデューティーサイクルをさらに一度に１ステップずつ微調整及び／又は再調整して、電力性能を改善することができる（例えば、電力出力の増大、電圧の増大、電流の増大等）。一実施形態では、太陽電池モジュールのターゲット電圧が算出され、また、これらのデューティーサイクルを調整して、モジュール電圧をターゲット電圧の方へ駆動する。
【００６８】
[0071]太陽電池モジュールのデューティーサイクルを算出する方法を使用して、太陽電池モジュール内の太陽電池セル群のデューティーサイクルを算出することもできる。
【００６９】
[0072]図６〜８は、幾つかの実施形態による光起電システムの性能を改善する方法を示している。
【００７０】
[0073]図６では、管理ユニットを介してストリングに結合された太陽電池エネルギー生成ユニットの少なくとも１つの動作パラメータを受け取り（４０１）、これを使用して、管理ユニットが太陽電池エネルギー生成ユニットをストリングに接続するデューティーサイクルを特定する（４０３）。太陽電池エネルギー生成ユニットは、太陽電池モジュール、太陽電池モジュール内の１群の太陽電池セル、又は太陽電池モジュール内のストリング内の単一の太陽電池セルとすることができる。デューティーサイクルを調整して、太陽電池エネルギー生成ユニット及び／又はストリングの性能を最適化する（４０５）。
【００７１】
[0074]例えば、デューティーサイクルを調整して、ストリング及び／又は太陽電池エネルギー生成ユニット内の電流の増大、ストリング及び／又は太陽電池エネルギー生成ユニット内の出力電力の増大、太陽電池エネルギー生成ユニットの電圧の増大等を行うことができる。
【００７２】
[0075]図７では、直列に接続された複数の太陽電池パネルの動作電圧を受け取り（４２１）、これを使用して、ストリング内の最高動作電圧（最高出力電力）を有する第２の太陽電池パネルを特定する（４２３）。
【００７３】
[0076]図７では、第１の太陽電池パネルのデューティーサイクルは、第１及び第２の太陽電池パネル間の動作電圧の比に基づいて算出される（４２５）。別法として、デューティーサイクルは、第１及び第２の太陽電池パネル間の出力電力の比に基づいて算出することができる。別法として、デューティーサイクルは、第１及び第２の太陽電池パネル間の推定／算出された最大電力点電圧の比に基づいて算出することができる。別法として、デューティーサイクルは、第１及び第２の太陽電池パネル間の推定／算出された最大電力点電力の比に基づいて算出することができる。
【００７４】
[0077]第２の太陽電池パネルの動作電圧の低減が検出されるまで、第１の太陽電池パネルのデューティーサイクルを調整して、第１の太陽電池エネルギー生成ユニット及び／又はストリングの性能を改善する（４２７）。例えば、第１の太陽電池パネルのデューティーサイクルを調整して、ストリングの総出力電力を増大させ、ストリングの電流を増大させ、第１の太陽電池パネルの電流を増大させ、第１の太陽電池パネルの推定される最大電力点電圧を使用して計算される温度又は電圧等の第１の太陽電池パネルの現在の動作パラメータに基づいて推定される第１の太陽電池パネルの最大電力点電圧等のターゲット電圧の方へ第１の太陽電池パネルの電圧を駆動させることができる。
【００７５】
[0078]図７では、最高動作電圧を有した第２の太陽電池パネルの動作電圧の低減を検出したことに応答して、低減を生じる第１の太陽電池パネルのデューティーサイクルの調整が取り消され／逆にされる（４２９）。
【００７６】
[0079]図７では、オプションとして、第２の太陽電池パネルのデューティーサイクルを低減させて（４３１）、第２の太陽電池パネルの動作電圧を増大させる。幾つかの実施形態では、最も強い太陽電池パネル（又は最も強いパネルからの閾値内の強いパネル）はラインから切り離されない（例えば、所定のデューティーサイクルの１００％を有する）。
【００７７】
[0080]一実施形態では、第２の太陽電池パネルのデューティーサイクルの低減（４２９）では第２の太陽電池パネルの電圧を増大できないと判断される（４３１）まで、第２の太陽電池パネルのデューティーサイクルは繰り返し低減される（４２９）。
【００７８】
[0081]図８では、ストリング内で接続される複数の太陽電池パネルの動作パラメータを受け取り（４４１）、これを使用して、第１の太陽電池パネルの第１の最大電力点電圧を特定する（４４３）。ストリング内の最高動作電圧（又は出力電力）を有する第２の太陽電池パネルが特定される。受け取った動作パラメータに基づいて第２の太陽電池パネルの第２の最大電力点電圧が特定され（４４７）、これを使用して、第１の太陽電池エネルギー生成ユニットに対するターゲット電圧を算出する（４４９）。一実施形態では、ターゲット電圧は、第１及び第２の最大電力点電圧及びストリング内の第２の太陽電池パネルにおいて特定される（４４５）最高動作電圧に応じたものである。第１の太陽電池エネルギー生成ユニットのデューティーサイクルを調整して、第１の太陽電池パネルの動作電圧をターゲット電圧の方へ駆動する。
【００７９】
[0082]別法として、ターゲット電圧は、第１の太陽電池パネルの第１の最大電力点電圧として設定することができる。
【００８０】
[0083]一実施形態では、電圧を調整するために、そのストリング内のすべてのモジュールに同じ係数が適用される。例えば、第１のモジュールＡ１が８０％だけ生成しており、全ストリングの電圧を５％低くする必要がある場合には、Ａ１のデューティーサイクルは、全ストリングに適用されるデューティーサイクル（この例ではＹ）の８０％になり、したがって、モジュールＡ１はデューティーサイクルとしてＹ×０．８を有する。
【００８１】
[0084]幾つかの実施形態では、システム管理ユニット（２０４）及び／又はローカル管理ユニット（例えば、２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）を単独で又は組み合わせて使用してパラメータを決定し、スイッチの動作を制御する。
【００８２】
[0085]例えば、一実施形態では、システム管理ユニット（２０４）はシステムの「脳」であり、デューティーサイクル及び位相パラメータを決定する。
【００８３】
[0086]例えば、別の実施形態では、各ローカル管理ユニットはストリング上の他のローカル管理ユニットへ情報を同報通信して、個々のローカル管理ユニットがそれ自体のデューティーサイクル及び位相パラメータを決定できるようにする。
【００８４】
[0087]幾つかの実施形態では、ローカル管理ユニットは、一以上の他のローカル管理ユニットに対して、デューティーサイクル及び位相パラメータを調整するように指示することができる。例えば、ストリングバス（２０５）上のローカル管理ユニットは、ストリング上の他のローカル管理ユニットに対するデューティーサイクル及び位相パラメータを算出するよう、１つのローカル管理ユニットを選ぶことができる。
【００８５】
[0088]例えば、幾つかの実施形態では、システム管理ユニット（２０４）は、一以上のグローバルパラメータ（例えば、グローバルデューティーサイクル、ストリング上の最大電力、ストリング上の最大電圧等）を決定することができ、それに基づいて、個々のローカル管理ユニットはそれ自体のデューティーサイクルを調整する。
【００８６】
[0089]幾つかの実施形態では、ローカル管理ユニットは、他の管理ユニットとの通信に依拠することなく、それ自体のデューティーサイクルを決定することができる。例えば、ローカル管理ユニットは、その太陽電池モジュールをストリングに接続するためにそのデューティーサイクルを調整して、太陽電池モジュールを最大電力点で動作させることができる。
【００８７】
[0090]一実施形態では、モジュール電圧が同じストリング内のローカル管理ユニットによって実質的に／ほぼ同時に測定され、これを使用して最も強い太陽電池モジュールを特定する。最も強い太陽電池モジュールは、ストリング内で大部分の電力を供給する。モジュールが直列に接続されているので、ストリング内で最高モジュール電圧を有する太陽電池モジュールを最も強い太陽電池モジュールとして特定することができる。幾つかの実施形態では、太陽電池モジュールの動作電圧及び電流を測定して太陽電池モジュールの電力を決定する。
【００８８】
[0091]一実施形態では、ストリング内の最高モジュール電圧Ｖｍが特定された後、各モジュールに対するデューティーサイクルを、モジュールのモジュール電圧Ｖと最高モジュール電圧Ｖｍの比に応じて算出することができる。例えば、モジュールに対するデューティーサイクルは、１−（（Ｖｍ−Ｖ）／Ｖｍ）＝Ｖ／Ｖｍとして算出することができる。
【００８９】
[0092]一実施形態では、システム管理（２０４）は、ローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）から受け取ったモジュール電圧から最高モジュール電圧を特定し、対応するローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）に対するデューティーサイクルを算出することができる。
【００９０】
[0093]一実施形態では、ローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）は、ストリングバス（２０５）上のそれらのモジュール電圧を報告し、個々のローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）が、システム管理ユニット（２０４）に依拠することなく最高モジュール電圧を特定してデューティーサイクルを算出できるようにすることができる。
【００９１】
[0094]一実施形態では、ローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）のうちの１つが、最高モジュール電圧の特定及び／又は他のローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）に対するデューティーサイクルの算出を行うことができる。
【００９２】
[0095]一実施形態では、デューティーサイクルは、周期的に決定及び／又は調整される。
【００９３】
[0096]一実施形態では、ストリング上の太陽電池モジュールに対するデューティーサイクルが、ストリング内の最高モジュール電圧に対するモジュール電圧比に基づいて設定された後、デューティーサイクルを微調整して電力性能を増大させることができる。これらのデューティーサイクルは、最高電力を有するモジュールの電圧の低減が検出されるまで、一度に１ステップずつ微調整することができる。低減を検出したことに応答して、低減を生じた最後の変化を逆にする（取り消す）ことができる。デューティーサイクルの微調整を使用して、（例えば、最大電力点の追跡のための）ピーク性能点に到達することができる。
【００９４】
[0097]一実施形態では、最も強いモジュールが特定された後、ストリング内で最高電力を有するモジュールがその電圧を低減させるまで、ストリング上の太陽電池モジュールのデューティーサイクルが調整される。太陽電池モジュールのデューティーサイクルを低減させるとモジュールがストリングに接続される期間を低減させ、したがってそのモジュールの電圧を増大させるので、ストリング上の他の太陽電池モジュールのデューティーサイクルの調整によってそのモジュールの電圧の低減が生じたことに応答して、ストリング内で最高電力を有するモジュールのデューティーサイクルを低減させてそのモジュールの電圧を増大させることができる。例えば、ストリング内で最高電力を有するモジュールのデューティーサイクルを、そのモジュールの電圧が最大化されるまで低減させることができる。
【００９５】
[0098]一実施形態では、ローカル管理ユニットは、幾つかの方法でモジュール及び周囲温度を測定して、デューティーサイクルを決定する。例えば、モジュール温度等のローカル管理ユニット（例えば、２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）で測定される動作パラメータを使用して、その最大電力点における太陽電池モジュールの推定される電圧を算出することができる。例えば、「Ａｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｔｏ  ｓｉｍｕｌａｔｅ  ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ｓｏｌａｒ  ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ａｒｒａｙｓ」、Ｅｎｅｒｇｙ、Ｖｏｌｕｍｅ  ２７、Ｉｓｓｕｅ  ４、２００２年４月、３４７〜２６１頁においてＮａｌｉｎ  Ｋ．Ｇａｕｔａｍ及びＮ．Ｄ．Ｋａｕｓｈｉｋａによって提示された式を使用して、最大電力点における太陽電池モジュールの電圧Ｖｍｐを算出することができる。他の式を使用することもできる。太陽電池モジュールの最大電力点電圧Ｖｍｐが算出又は推定された後、ストリングに接続された太陽電池モジュールのデューティーサイクルを調整して、モジュール電圧を算出／推定された最大電力点電圧Ｖｍｐに駆動させることができる。これは、太陽電池モジュールのデューティーサイクルを低減させると、通常、その太陽電池モジュールの電圧が増大するからである。
【００９６】
[0099]一実施形態では、ローカル管理ユニットは、他の管理ユニットと通信する必要なく、ローカル管理ユニットに接続された太陽電池モジュールのデューティーサイクルを調整して、モジュール電圧を算出／推定された最大電力点電圧Ｖｍｐに変化させ得る。
【００９７】
[00100]一実施形態では、ローカル管理ユニット（又はシステム管理ユニット）は、ローカル管理ユニットに接続された太陽電池モジュールのデューティーサイクルを調整して、最大電力点の追跡を実行してもよい。
【００９８】
[00101]一実施形態では、最も強いモジュールを特定して最も強いモジュールの最大電力点電圧Ｖｍｐｍを算出／推定した後に、モジュールの最大電力点電圧Ｖｍｐと最も強いモジュールの最大電力点電圧Ｖｍｐｍの比に応じて、ストリング上の各モジュールに対するデューティーサイクルを算出することができる。例えば、モジュールに対するデューティーサイクルは、１−（（Ｖｍｐｍ−Ｖｍｐ）／Ｖｍｐｍ）＝Ｖｍｐ／Ｖｍｐｍとして算出することができる。デューティーサイクルは、測定された現在の動作パラメータに基づいて周期的に更新することができ、及び／又は最も強いモジュールの電圧の低減が検出されるまで微調整することができる。
【００９９】
[00102]別法として、モジュールの最大電力点電圧Ｖｍｐと最も強いモジュールの最大電力点電圧Ｖｍｐｍの比に応じて、ストリング上の各モジュールに対するターゲット電圧を算出することができる。例えば、モジュールに対するターゲット電圧は、Ｖｍ×Ｖｍｐ／Ｖｍｐｍとして算出することができる。上式で、Ｖｍは最も強いモジュールの測定された電圧である。モジュールのデューティーサイクルを変化させて、モジュールのモジュール電圧をターゲット電圧の方へ駆動させることができる。
【０１００】
[00103]一実施形態では、最も強いモジュールを特定して最も強いモジュールの最大電力点電力Ｐｍｐｍを算出／推定した後に、モジュールの最大電力点電力Ｐｍｐと最も強いモジュールの最大電力点電力Ｐｍｐｍの比に応じて、ストリング上の各モジュールに対するデューティーサイクルを算出することができる。例えば、モジュールに対するデューティーサイクルは、１−（（Ｐｍｐｍ−Ｐｍｐ）／Ｐｍｐｍ）＝Ｐｍｐ／Ｐｍｐｍとして算出することができる。デューティーサイクルを低減させると通常モジュール電圧が増大するので、デューティーサイクルは、測定された現在の動作パラメータに基づいて周期的に更新することができ、及び／又は最も強いモジュールの電圧の低減が検出されるまで微調整することができる。
【０１０１】
[00104]一実施形態では、モジュールの最大電力点電力Ｐｍｐと最も強いモジュールの最大電力点電力Ｐｍｐｍの比に応じて、ストリング上の各モジュールに対するターゲット電圧を算出することができる。例えば、モジュールに対するターゲット電圧は、Ｖｍ×Ｐｍｐ／Ｐｍｐｍとして算出することができる。上式で、Ｖｍは最も強いモジュールの測定された電圧である。デューティーサイクルを低減させると通常モジュール電圧が増大するので、モジュールのデューティーサイクルを変化させて、モジュールのモジュール電圧をターゲット電圧の方へ駆動することができる。
【０１０２】
[00105]一実施形態では、（例えば、太陽電池モジュールの電圧及び電流の測定に基づいて）最大電流が実現されるまで、各ローカル管理ユニットに対するデューティーサイクルを変化させてローカル管理ユニットに取り付けられた太陽電池モジュールの電流を増大させる。この方法では、各ローカル管理ユニットを最大電流に駆動することによって、ストリング最大電力をある程度の精度で実現できるものと想定している。一実施形態では、太陽電池モジュールの電圧及び電流を測定して、ストリングに対する最大電力点の追跡のためのデューティーサイクルを調整する。太陽電池モジュールの電圧及び電流の測定により、ローカル管理ユニットは更に、モジュールレベル監視システムとして働くことも可能になる。
【０１０３】
[00106]デューティーサイクルは、ローカル管理ユニット（例えば、２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）によって報告される測定値に基づいて、システム管理ユニット（例えば、２０４）によって調整することができ、又は対応するローカル管理ユニット（例えば、２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）によって直接調整することができる。
【０１０４】
[00107]一実施形態では、デューティーサイクルを設定及び／又は調整する処理中、インバータ（２０３）による最大電力点の追跡動作は凍結される（一時的に停止される）。太陽電池モジュールにおける光強度は、変化しないかどうか監視される。太陽電池モジュールにおける光強度が安定しているときに、デューティーサイクルの判断のために太陽電池モジュールの電圧及び電流を測定する。次いで通常動作が再開する（例えば、最大電力点の追跡動作の凍結解除）。
【０１０５】
[00108]一実施形態では、ローカル管理ユニットは、太陽電池モジュールの電圧及び電流を測定して、太陽電池モジュールの電力を決定する。ストリング上の太陽電池モジュールの最高電力Ｐｍを特定した後、ストリング上の太陽電池モジュールのデューティーサイクルが、最高電力Ｐｍに対する電力比によって決定される。例えば、モジュールが生成する電力が２０パーセント少ない場合には、このモジュールは、約２０パーセントの時間、ストリングバスから切断される。例えば、モジュールが電力Ｐを生成する場合には、そのモジュールのデューティーサイクルを１−（（Ｐｍ−Ｐ）／Ｐｍ）＝Ｐ／Ｐｍに設定することができる。
【０１０６】
[00109]一実施形態では、所定の閾値を使用して、デューティーサイクルを適用する弱いモジュールを選択する。例えば、一実施形態では、モジュールが生成する電力が最高電力Ｐｍの所定のパーセントより小さいときに、デューティーサイクルが計算されて太陽電池モジュールに適用される。モジュールが閾値を超える場合には、モジュールは切断されない（したがって１００％のデューティーサイクルを有する）。この閾値は、電力に基づいていてもよく、又は、モジュール電圧に基づいていてもよい。
【０１０７】
[00110]一実施形態では、システム管理ユニット（２０４）は、ローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）に対するデューティーサイクルを見出し、これらのデューティーサイクルを表すデータ及び／又は信号を、有線又は無線接続を介してローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）に伝送する。別法として、ローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）は互いに通信し、デューティーサイクルを計算するためのパラメータを取得し得る。
【０１０８】
[00111]一実施形態では、システム管理ユニット（２０４）は、ローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）に対して示される異なるデューティーサイクルをすべて知っている。
【０１０９】
[00112]一実施形態では、電力の微調整中、システム管理ユニット（２０４）は、適切なデータ／信号を適切なローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）に送り、次いで、システム管理ユニット（２０４）は、ストリングの総電力を計算して、最大電力を生成するようにデューティーサイクルを補正する。最大電力が実現されると、ローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）に対するデューティーサイクルは、データベース内に保存することができ、また翌日の同じ時刻に、対応するローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）に対する開始点として働くことができる。別法として、ローカル管理は、翌日のためにそのメモリ内にデューティーサイクルを記憶してもよい。
【０１１０】
[00113]記憶されたデューティーサイクルは、いつでも同じ時刻に同じ陰になる煙突、木等の固定の陰がモジュール上に存在する場合に、使用することができる。別法として、履歴データを保存しなくてもよく、例えば３０分ごとに、各実行時に最初から再計算することもできる。
【０１１１】
[00114]一実施形態では、太陽電池モジュールにおける光強度は、その変化について監視される。デューティーサイクルは、光強度があまり変化しないときに、計算される。太陽電池モジュールで太陽光放射の変化が存在する場合には、システムは、環境が安定するまで待ってから、デューティーサイクルを適用又は調整する。
【０１１２】
[00115]一実施形態では、システム管理ユニット（２０４）は、インバータとも通信することができる。環境が安定していないとき（例えば、太陽光放射が変化しているとき）には、インバータは最大電力点の追跡を停止し得る。そのような状況では、インバータは、最大電力点を追跡する代わりに、その負荷について設定され得る。インバータを使用して最大電力点の追跡を実行する代わりに、システム管理ユニット（２０４）及びローカル管理ユニット（２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎ）を使用して動作パラメータを設定し、ストリングを均衡させる。
【０１１３】
[00116]別法として、環境は安定していないが、測定及び計算はＭＰＰＴが機能するより速く行われる場合には、インバータ上のＭＰＰＴを停止させる必要がないことがある。或いは、環境が安定していないときに、安定した結果が実現されるまで、同じ放射に対して測定を数回行うことができる。
【０１１４】
[00117]本発明の精神から逸脱することなく、システム及び方法には多くの変形形態を適用することができる。例えば、追加の構成要素を追加することができ、又は構成要素を差し替えることができる。例えば、コンデンサを一次エネルギー貯蔵として使用するのではなく、インダクタ又はインダクタ及びコンデンサの組合せを使用することができる。また、本発明の精神から逸脱することなく、マイクロコントローラ又は処理装置内のハードウェアとファームウェアの均衡を変化させることもできる。場合によっては、例えば日陰若しくは部分的に日陰又は別の異なる状況において、幾つかの問題のあるモジュールだけがローカル管理ユニットを有していてもよい。更に別の場合には、強いモジュールのローカル管理ユニットを実質上止めてもよい。太陽電池モジュールに対するデューティーサイクルを決定する方法を使用して、太陽電池パネル／モジュール内のストリング内のローカル管理ユニットを介して接続されるセル群のデューティーサイクルを決定することもできる。
【０１１５】
[00118]上記の明細書では、本開示について、その特有の例示的な実施形態を参照して説明した。以下の特許請求の範囲に記載したより広い精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正を加えることができることが明らかであろう。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で見なされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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