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CN106256086A - 光伏系统保护 - Google Patents

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CN106256086A
CN106256086A CN201580022820.3A CN201580022820A CN106256086A CN 106256086 A CN106256086 A CN 106256086A CN 201580022820 A CN201580022820 A CN 201580022820A CN 106256086 A CN106256086 A CN 106256086A
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CN
China
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solar cells
voltage
inverter
subset
module
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安德鲁·J·波内茨
达雷恩·奥
本杰明·A·约翰森
丹尼尔·J·M·马伦
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SunPower Corp
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Abstract

本发明提供了一种方法，所述方法包括测量耦接到逆变器的太阳能电池集合的一个或多个性能度量。至少基于所述性能度量满足第一标准，禁用所述太阳能电池集合的第一子集，从而减小提供到所述逆变器的电压、功率或电流。至少基于所述性能度量满足第二标准，禁用所述太阳能电池集合的第二子集，从而进一步减小提供到所述逆变器的电压、功率或电流。

Description

光伏系统保护
本申请依据35U.S.C.§119(e)的规定，要求2014年5月27日提交的将AndrewJ.Ponec等人提名为发明人的名称为“Method for Improving Photovoltaic SystemPerformance while Utilizing Voltage-Limiting Devices”(在利用电压限制装置的同时改善光伏系统性能的方法)的美国临时申请No.62/003,046的权益。
技术领域
本公开整体涉及光伏模块，更具体地涉及太阳能发电系统中的部件保护。
背景技术
光伏电池广泛用于由太阳光发电。系统设计者在确定太阳能发电设施的部件时，通常权衡各种成本与收益。各种设计考虑包括可用于放置光伏电池的区域的大小、预期天气条件、一天当中与一年四季期间的预期日照量的变化、以及将由设施提供的预期电量。
此外，经济因素也影响设计选择。例如，通过在可用区域的界限内安装具有更多光伏模块的较大型设施，通常可获得更多电力。但较大型设施通常会增加前期投入。因此，系统设计者可能需要考虑光伏模块、逆变器和其他部件的成本；由于在需要补充电力时无需从本地公共水电气供应商处购买，而可实现的节省；以及生成的过剩电力可出售给本地公共水电气供应商的价格。尽管这些设计选择中的一些可能牵涉到基于对未来经济状况的估计进行复杂计算，但这些设计选择一般都涉及在降低部署太阳能设施的当前成本的同时实现一些目标。针对多种情况，采用有效利用设施中的部件的设计很有帮助。
附图说明
结合以下描述和附图，将更好地理解本公开的益处、特征和优点。
图1示出了使用两个光伏模块的光伏设施100的一个例子。
图2是图1的示例性设施的I-V曲线的图形的例子。
图3是示出由串联的两个模块产生的电压与由单独模块产生的平均电压之间的关系的一个例子的图形。
图4示出了部分可短路的光伏模块400的例子。
图5示出了使用三个光伏模块(诸如图4所示的模块)的光伏设施500的一个例子。
图6是示出由串联的三个部分可短路的模块产生的电压与将由未短路的单独模块产生的平均电压之间的关系的一个例子的图形。
图7示出了使用三个部分短路的光伏模块的光伏设施700的一个例子。
图8是示出由具有不同阈值的串联的三个部分可短路的模块产生的电压与将由未短路的单独模块产生的平均电压之间的关系的一个例子的图形。
图9示出了使用三个部分短路的光伏模块的光伏设施900的一个例子。
图10是用于限制由太阳能电池的集合生成的电压的方法的一个例子的流程图。
图11是计算机系统的一个实施例的框图。
具体实施方式
以下具体实施方式在本质上只是说明性的，而并非意图限制本申请的主题的实施例或此类实施例的用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作例子、实例或举例说明”。本文描述为示例性或例子的任何实施或实施例未必理解为相比其他实施是优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
本说明书提及“一个实施例”或“实施例”或“一个例子”或“例子”。出现的诸如“在一个实施例中”或“在实施例中”之类的短语未必是指同一个实施例或例子。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。
术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中的术语的定义和/或语境：
“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除另外的结构或步骤。
“被配置成”。各种单元或部件可被描述或主张成“被配置成”执行一项或多项任务。在这样的语境下，“被配置成”用于通过指示该单元/部件包括在操作期间执行那一项或多项任务的结构而暗示结构。因此，即使当指定的单元/部件目前不在运行中(例如，未开启/激活)时，也可将该单元/部件说成是被配置成执行任务。描述某一单元/电路/部件“被配置成”执行一项或多项任务，明确地意在对该单元/部件而言不援用35U.S.C.§112(f)。
“第一”、“第二”等。如本文所用，这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间、逻辑等)。例如，提及PV模块中的“第一”太阳能电池串并不一定暗示该串为某一序列中的第一串；相反，术语“第一”用于区分该串与另一串(例如，“第二”串)。
“基于”。如本文所用，该术语用于描述影响确定结果的一个或多个因素。该术语并不排除可影响确定结果的另外因素。也就是说，确定结果可以仅基于那些因素或至少部分地基于那些因素。考虑短语“基于B确定A”。尽管B可以是影响A的确定结果的因素，但这样的短语并不排除A的确定结果还基于C。在其他实例中，A可以仅基于B来确定。
“耦接”-以下描述涉及元件或节点或特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接到另一个元件/节点/特征(或者，直接或间接与其连通)，并且不一定是机械耦接。
“阻止”-如本文所用，阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当组件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它可以完全防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、表现和/或效应。因此，当组件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。
此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上方”和“下方”之类的术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”和“内侧”之类的术语描述部件的某些部分在一致但任意的参照系内的取向和/或位置，通过参考描述所讨论的部件的文字和相关的附图可以清楚地了解所述取向和/或位置。这样的术语可以包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。
光伏设施的主要部件之一是光伏电池或太阳能电池的集合。每个太阳能电池通常构造在半导体晶片上，并且具有两条引线，这两条引线用于在太阳能电池被合适的光照射时提取电力。光伏设施中的其他部件包括各种连接器、仪表、监控器、逆变器、安装部件、跟踪太阳的装置、电池与断路器，以及其他元件。
逆变器通常表示部署光伏设施的成本中不可或缺的部分。因此，采用有助于更有效地利用逆变器并/或减少设施中所需的逆变器的数量的设计、技术、结构或工序可能很有帮助。
在提供交流(AC)功率的设施(诸如电网连接的设施)中，逆变器尤其有重大意义。逆变器用来将太阳能电池产生的直流(DC)功率转变成与电网波形同步的AC功率。此外，逆变器可被配置成在电网上出现电力故障的情况下，自动将光伏设施与电网断开(例如，以避免在人员可能正在对电网进行维修时对电网通电)。就逆变器来说，输入DC功率与输出AC功率的典型比率通常在1.1至1.5范围内，但该比率为其他值的逆变器并不少见。
逆变器可配备用于执行最大功率点(MPP)跟踪的部件。MPP跟踪用来调整光伏设施工作期间太阳能电池的集合所看到的负载。由于过低的负载或过高的负载都可能导致太阳能电池的利用效率低下，所以MPP跟踪是有益的。例如，在开路操作(负载阻抗无限大/电流为零)和短路操作(负载阻抗为零/电压为零)这些极端情况下，太阳能电池传输的功率为零。逆变器借助MPP跟踪，响应于环境条件(例如，光强度、阴影、温度)的变化来调整内部开关或其他操作特征的占空比。这些调整改变了耦接到逆变器的太阳能电池所经受的有效阻抗。
这些跟踪调整可由逆变器基本上连续地执行，使得太阳能电池看到的负载提取当前条件下可得自太阳能电池的最大功率。在各种设计中，逆变器内的MPP跟踪系统可监控从一组太阳能电池输出的电压和/或电流。MPP跟踪系统随后可调整逆变器的电阻，使得逆变器从太阳能电池汲取最大功率。
在多种光伏太阳能系统中，多个太阳能电池在模块内串联布线，这些模块也串联布线。这种布置的输出功率随后馈送到逆变器或者其他功率转换或存储装置中。出于经济原因，有利的是将尽可能多的太阳能模块布置成一串，以便最小化系统中的串的总数量(因为每个新的串都会带来附加的布线成本、人工成本和其他成本)。
图1示出了使用两个光伏模块的光伏设施100的一个例子。在该例子中，设施100包括两个太阳能模块110、120、和逆变器150。模块110、120各自包括串联连接的多个太阳能电池。在各种情况下，光伏模块都可被称作面板。因此，在该例子中，每个模块生成的电压是由模块内的太阳能电池生成的电压的总和。模块110、120相对于逆变器150也串联连接。因此，模块生成的总电压是由模块110、120生成的电压的总和。
由模块110、120递送的这个电压在图1中标记为V模块。由这两个模块递送的电流在图1中标记为I模块。电流和电压的值取决于各种设备因素，诸如，模块中的太阳能电池的数量和类型。电流和电压的值也取决于环境因素，诸如，模块上的温度和光照。此外，这些值还取决于由负载(逆变器150)提供的阻抗。
图2是图1的示例性设施的I-V曲线的图形的例子。图中示出了两条曲线：I-V曲线210和I-V曲线220。曲线220示出了图1中的模块110、120处于最佳环境条件下时，I模块与V模块之间的关系。例如，曲线220可示出模块在低温下被阳光以垂直入射角度直接照射(无遮挡阴影)时的I-V关系。在这些条件下，模块能够生成高功率。
模块生成的实际功率是其输出电流与输出电压的乘积：I模块×V模块。该量值取决于模块连接到的负载的大小。例如，在曲线220的左侧，电流较高但电压较低。在出现短路负载的极端情况下，I模块最大，但V模块实际上为零，所以输出功率为零。作为另一个极端的例子，在曲线220的右侧，电压较高但电流较低。在出现开路负载的极端情况下，V模块为最大值(Voc-max)，但I模块实际上为零，所以输出功率也为零。
曲线220上的最大功率点222被标记为mpp-2。这是乘积I模块×V模块在曲线220上具有其最大值时的情况。为递送这种最大功率，需要将模块上的负载调整到特定值。在图2中，该值被标记为阻抗Z2；该值是点mpp-2处的V模块与I模块的比率。如果该阻抗在曲线220的条件下被提供到模块，则模块针对那些条件生成电压Vmpp-2和最大功率。一般而言，逆变器(诸如图1中的逆变器150)可配备MPP跟踪系统155，该MPP跟踪系统允许逆变器通过调整其阻抗(例如，以找到最佳值，诸如Z2)而在最大功率点处操作。
曲线210示出了模块110、120处于次佳环境条件下时，I模块与V模块之间的关系。例如，曲线210可示出模块在温热温度下和/或存在一些遮挡阴影的情况下，以及/或者被阳光间接照射时和/或以非垂直入射角度照射时的I-V关系。在这些条件下，模块不能够生成其最高功率。曲线210上实现的电流低于曲线220(在对应电压下)实现的电流。此外，曲线210上实现的最大(开路)电压Voc-1低于曲线220上的最大电压Voc-max。
类似于曲线220，曲线210具有最大功率点212(mpp-1)。在该例子中，mpp-1情况在与mpp-2不同的负载条件下出现。模块利用曲线210的条件下的最佳阻抗，在曲线210的条件下生成电压Vmpp-1和最大功率。在该图中，曲线210上的最大功率点利用负载阻抗Z1来实现，而曲线220上的最大功率点则利用负载阻抗Z2来实现。该例子示出，MPP跟踪系统155需要在不同环境条件下调整逆变器提供的负载，才能在那些条件下提取最大功率。
在各种情况下，MPP跟踪系统可能无法提供引起逆变器在最大功率点处操作的负载。例如，逆变器可能受功率限值限制(图2中未示出)，假如其接收的功率超过该限值，则可能受损。例如，逆变器的功率限值可能比mpp-1处递送的功率高，在这种情况下，MPP跟踪系统155在曲线210的环境条件期间能够安全地维持mpp-1处的操作。
然而，逆变器的功率限值可能比mpp-2处递送的功率低，在这种情况下，MPP跟踪系统155在曲线220的环境条件期间，将需要调整操作，使其远离mpp-2。例如，MPP跟踪系统155可被配置成减小逆变器150的阻抗，从而导致逆变器在比Vmpp-2低的电压下操作并且导致安全的较低功率。更典型地，MPP跟踪系统155可被配置成增大逆变器150的阻抗，从而导致逆变器在比Vmpp-2高的电压下操作并且导致安全的较低功率。
图2还包括表示逆变器(诸如逆变器150)可容许的最大电压限值250的垂直虚线。一般而言，逆变器可能是相对昂贵的装置，而且在暴露于过量电压时可能受损。在该例子中，逆变器150被额定为接收最高达V限值-逆变器的电压。因此，设施中的其他部件应被设计成使超过该限值的过量电压不被提供到逆变器。
一种保护太阳能发电设施中的逆变器的方法是确保串联耦接到逆变器的太阳能电池的数量受到限制，以使这些太阳能电池可产生的最大电压小于逆变器可接受的电压。例如，这种情况在图2的例子(Voc-max小于V限值-逆变器)中得以实现。因此，即使在操作条件最佳的晴朗白天，而且即使在逆变器中的MPP跟踪系统需要在超过Vmpp-2的电压下操作(例如，以避免对于逆变器不安全的功率水平)的情况下，逆变器都受到保护。
以这种方式限制太阳能电池的数量保护逆变器免受过量电压损坏。然而，这种设计选择的效率较低。限制太阳能电池的数量以使Voc-max小于V限值-逆变器，意味着在典型的操作条件(诸如，白天部分时间有阳光的条件)下，最大功率点(如mpp-1)经常显著低于电压限值V限值-逆变器。这些电压之间的差异因电池技术和设施的细节不同而异，但常常高达25％或更大。因此，系统通常可能在远低于逆变器安全限值的电压下操作。
图3是示出由串联的两个模块产生的电压(V模块)与由单独模块产生的平均电压(<模块电压>)之间的关系的一个例子的图形。在该例子中，两个模块(诸如图1中的模块110和120)串联连接，使得这两个面板的电压相加。因此，所示图形是斜率为2的线条。面板可经过选择，使得将其最大电压(在该例子中，Voc-max＝250V)中的每一个相加，得到的结果小于用作模块负载的逆变器可接受的电压限值(在该例子中，V限值-逆变器＝510V)。
然而，如图所示，系统的典型操作条件可能是显著小于可接受电压限值的电压。这种情况暗示，在典型的操作条件下，逆变器(相对昂贵的资源)未得到充分利用。所以，采用可保护逆变器、又不会导致其利用效率过低的设计可能很有帮助。
图4示出了部分可短路的光伏模块400的例子。在该例子中，模块400包括光伏电池的三个基本上类似的串410、420、430。串410、420、430串联连接。模块400还包括并联耦接到串420的短路开关460。短路开关460可以是半导体装置(诸如场效应晶体管(FET)或双极功率晶体管)、或继电器或其他形式的隔离开关，或者其他可电子控制、可光学控制或可以其他方式控制的开关。短路开关460断开时，模块400生成的电压基本上是三个串410、420、430生成的电压的总和。短路开关460闭合时，模块400部分短路(或被限幅)，此时模块生成的电压V模块基本上是两个串410、430生成的电压的总和。在这三个串受到均匀照射并且操作一致的情况下，使模块部分短路将V模块降低至未短路值的2/3。(在其他例子中，使模块部分短路将V模块降低至未短路值的其他分数，诸如0.9、0.8、3/4、0.7、5/8、0.6、0.5、0.4、1/3、0.3、1/4、0.2、0.1或其他因子)。
短路开关460受控制器电路450控制。在所示的例子中，控制器电路450监控模块生成的电压V模块，并基于V模块将短路开关460闭合。例如，图中示出，假如V模块超过阈值电压V阈值，则开关断开。因此，模块生成的最大电压被限制到原本会生成的电压的2/3。
为避免电压下降条件期间出现振荡，控制器电路450可具备一些记忆或迟滞特性。例如，控制器电路450可被配置成每当监控的电压上升超过V阈值就闭合开关，并且可被配置成每当监控的电压V模块低于0.9×2/3×V阈值就断开开关。(视系统设计和预期操作条件而定，除0.9之外的值也是可能的(例如，0.97、0.95、0.8、0.7、0.5、0.4)。)另选地，或除此之外，控制器电路450可使用记录开关460的状态的存储器和/或上升/下降检测器，以实现平稳操作。
图5示出了使用三个光伏模块(诸如图4所示的模块)的光伏设施500的一个例子。在该例子中，设施500包括三个太阳能模块510、520、530、和逆变器550。模块510、520、530各自包括串联连接的多个太阳能电池。模块510、520、530中的每个模块在其产生的电压V模块超过阈值电压V阈值(如上文结合图4论述)时被内部控制器部分短路。模块510、520或530被部分短路时，其内部串联连接的太阳能电池的1/3断开。模块510、520、530相对于逆变器550串联连接。因此，模块生成的总电压是由模块510、520、530生成的电压的总和。由于这三个模块在其电压超过阈值电压时被部分短路，所以，这三个模块生成的最大电压大致对应于将由未短路模块中的两个模块生成的最大电压。
图6是示出由串联的三个部分可短路的模块产生的电压(V模块)与将由未短路的单独模块产生的平均电压(<未短路模块电压>)之间的关系的一个例子的图形。在该例子中，三个模块(诸如图5中的模块510、520、530)串联连接，使得这三个模块的电压相加。因此，针对未短路模块的平均电压的低值而言，所示图形是斜率为3的线条。
在未发生部分短路的情况下，由这三个模块产生的最大电压将超过用作模块负载的逆变器(例如，逆变器550)可接受的电压限值V限值-逆变器。然而，由于模块具备自动部分短路特征，所以模块的操作使得在未短路模块的平均电压超过阈值电压V阈值的情况下，高压操作期间由模块生成的净电压实际上下降了1/3。因此，图形在<未短路模块电压>＝V阈值处下降了1/3，随后继续以斜率2爬升。
与图1中的情况相同，图3中模块的操作使得将这三个单独的最高电压操作相加(在该例子中，3×2/3×Voc-max＝250V)，得到的结果小于该例子中的逆变器可接受的电压限值(V限值-逆变器＝510V)。
假如条件导致未短路模块电压超过V阈值，则产生的最大电压(2×Voc-max)在逆变器的容许限值V限值-逆变器范围内。
将图3与图6比较，结果表明，图5中的自动部分短路可在系统操作的典型条件下产生较高电压。这种情况暗示，在典型的操作条件下，逆变器(相对昂贵的资源)在被连接到自动地将一些内部电池部分短路的数量增多的模块(例如，如图5所示的3个模块)的情况下，相比被连接到不发生部分短路的数量较少的模块(例如，如图1所示的2个模块)的情况，可得到更好的利用。部分短路的太阳能阵列的各种例子在2014年12月16日提交的将AndrewPonec等人提名为发明人的名称为“Voltage Clipping”(电压限幅)的美国专利申请No.14/572,722中有所描述，该美国专利申请据此全文以引用方式并入本文用于所有目的。
部分短路在电压超过预定的阈值或设定点时限制阵列中某段的电压，由此可允许系统在典型操作期间实现较高电压。通过将该阈值电压设定为接近阵列中该段的Vmpp，系统就可稳妥地围绕阵列中该段的阈值电压、而非由温度降额的Voc设计。这种方法可大幅增加可部署在一串模块中的模块的数量，从而减少串的总数量和/或提供给定阵列功率所需的逆变器的总数量。
在各种情况下，此类设计即使在次佳条件下，都可允许生成附加功率。另选地，采用这样的设计可能意味着容量较低(也许比较便宜)的逆变器可用作替代物。
图7示出了使用三个部分短路的光伏模块的光伏设施700的一个例子。在该例子中，设施700包括三个太阳能模块710、720、730、和逆变器750。模块710、720、730各自包括串联连接的多个太阳能电池。
光伏设施700类似于上述光伏设施500。然而，模块710、720、730中的每个模块在其产生的电压V模块超过阈值电压(其中各个模块的阈值电压是不同的)时被内部控制器部分短路。在该例子中，模块710在其电压超过阈值V1时被部分短路。模块720在其电压超过阈值V2时被部分短路。模块730在其电压超过阈值V3时被部分短路。模块710、720或730被部分短路时，其内部串联连接的太阳能电池的1/3断开。模块710、720、730相对于逆变器750串联连接。因此，模块生成的总电压是由模块710、720、730生成的电压的总和。由于这三个模块在其电压超过这三个阈值电压中最高的阈值电压时全都被部分短路，所以，这三个模块生成的最大电压大致对应于将由未短路模块中的两个模块生成的最大电压。
图8是示出由具有不同阈值的串联的三个部分可短路的模块产生的电压(V模块)与将由未短路的单独模块产生的平均电压(<未短路模块电压>)之间的关系的一个例子的图形。在该例子中，三个模块(诸如图7中的模块710、720、730)串联连接，使得三个模块的电压相加。因此，针对未短路模块的平均电压的低值而言，所示图形是斜率为3的线条。
在未发生部分短路的情况下，由这三个模块产生的最大电压将超过用作模块负载的逆变器(例如，逆变器750)可接受的电压限值V限值-逆变器。然而，由于模块具备自动部分短路特征，所以模块的操作使得随着电压爬升经过三个阈值电压，由模块生成的净电压实际上以增量下降。当未短路模块的平均电压达到三个阈值电压中最低的阈值电压时，图形下降1/9，全部电池的1/9被短路。图形随后继续以斜率8/3爬升。当未短路模块的平均电压达到三个阈值电压中的第二个阈值电压时，图形下降1/8，全部电池中的另一1/9电池被短路。图形随后继续以斜率7/3爬升。当未短路模块的平均电压达到三个阈值电压中最高的阈值电压时，图形随后下降1/7，全部电池中的又一1/9电池被短路。图形随后继续以斜率6/3(＝2)爬升。
与图3中的情况相同，图7中模块的操作使得将三个单独的最高电压操作相加(在该例子中，3×2/3×Voc-max＝250V)，得到的结果小于该例子中的逆变器可接受的电压限值(V限值-逆变器＝510V)。
将图6与图8比较，结果表明，用于图7中的部分短路的各个阈值可在系统操作的典型条件下产生更高的电压。这种情况暗示，在典型的操作条件下，逆变器在被连接到在不同阈值处自动地将一些内部电池部分短路的数量增多的模块(例如，如图7中的3个模块)的情况下，可得到更好的利用。
在各种情况下，使用自动地将其内部电池的一部分短路的模块可提高太阳能设施的效率。可采用各种方法来为每个模块选择设定点或阈值。通过适当地选择电压阈值，不同模块将在不同时间限制其电压并避免电压骤降，从而使逆变器在响应于环境变化或缩减功率时，能够找到更多的最佳操作点。
以上论述描述了将太阳能阵列的多个部分短路或禁用，以保护逆变器免受过量电压损坏。如上所述，很多逆变器还具有功率安全限值：这些逆变器需要得到保护，免于因输入的DC功率过量而遭到破坏。
逆变器可被配置成利用在产生高功率的条件期间减小输入的DC功率的改进MPP跟踪程序，来保护其自身免于因输入的功率过量而遭到破坏。这些逆变器可在I-V曲线上的多个点处操作，这些点对于产生最大功率而言不是最佳的，却为逆变器产生安全的输入功率水平。比Vmpp高或低的电压都可产生比Vmpp处的功率低的功率，这样，逆变器就可在Vmpp的基础上增加或降低电压，以避免输入的DC功率过量。在实践中，很多逆变器都被配置成在需要降低功率时将电压增加到Vmpp以上。这是因为很多逆变器在较高的电压和较低的电流下，相比在较高的电流和较低的电压下，运行效率更高并且/或者部件应力较低。
在各种情况下，可能有帮助的是，相对于服务于阵列的逆变器的AC容量，部署尺寸过大的DC太阳能阵列。这样做可能出于多种原因，包括考虑到附加太阳能电池的成本相对较低，应降低用于设施的逆变器的总成本。这种布置的缺点是，在发电高峰期间，逆变器可能要使用改进的MPP跟踪程序来大幅限制其DC输入功率，以进行保护。在大多数情况下，采用较少逆变器所造成的资本支出降低抵消了在发电高峰条件期间为保护逆变器而限制功率所损失的收益。
改进的MPP跟踪程序可导致逆变器汲取较高的电压来保护其自身免于因输入的功率过量而遭到破坏，尤其是在逆变器连接到尺寸过大的阵列的情况下。上文结合图4到图8描述的技术可能可用于此类情况，旨在额外保护逆变器免受输入电压过量的损坏。
由于增大阵列的操作电压以限制功率，逆变器可能导致配备图4至图6描述的电压限制装置的系统不必要地降低模块或模块正监控的其他系统元件产生的功率。这种降低可被视作图6中V阈值处示出的急剧下降。让所有模块处于相同(或基本上相同)阈值电压的结果是，短路控制器(例如，控制器电路450)可能在尤其晴朗而寒冷的白天期间引发过度短路。由于电压随辐照度增加以及温度降低而增大，因此，这种情形可导致太阳能模块的最大功率点电压超过短路控制器中的电压阈值设定点。所以，在逆变器跟踪最大功率点时，可能随着功率增加而有效地急剧下降，从而将模块的电压降低1/3。
尝试通过降低电流和增大电压来减小输入功率的逆变器可能被迫将图4至图6的模块保持在部分短路状态。总输入电压随后可能被限于2/3，即使逆变器的MPP跟踪系统可令人满意地将功率缩减为2/3与系统满功率之间的其他某个点也是如此。这一现象并不理想，因为其导致不必要的功率损耗。
使用具有不同阈值设定点的模块，如图7至图8中的例子所示，可有助于逆变器运作以找到安全的最佳操作条件。所期望的条件可包括：(1)将输入电流限于逆变器的安全水平，(2)将输入电压限于逆变器的安全水平，(3)最大化模块和/或逆变器产生的功率(在满足(1)和(2)的前提下)。
在图4至图8的例子中，阈值V阈值、V1、V2、V3是各种模块内的内部设定点。在其他实施例中，逆变器(或其他控制器元件)可主动影响各种模块，从而基于逆变器的实时操作条件来限制电压/功率。
在图7至图8的例子中，阈值V1、V2、V3经过选择，使得在条件改变，导致电池产生较大或较小的电压或功率时，模块产生的总电压不经历过度剧烈的摆动。利用可避免提供给逆变器的电压显著摆动的面板，逆变器可更容易达到期望的操作点。整个设施可在模块内足以将逆变器保持在功率限值和电压限值范围内那么多的电池已短路、但并没有比所必需的数量更多的电池已短路的情况下操作。
图7至图8示出了使用具有三个不同的内部设定阈值V1、V2、V3的三个模块的情况。设施可具有其他数量的模块和其他数量的阈值。举例来说，设施可具有一串16个模块，这些模块中每一者在九个阈值电压之一处使其内部电池的1/3发生短路。
在该例子中，16个模块中每一者都具有40V的Voc-max和30V的Vmpp。逆变器的输入被限于500V。下表示出在未短路模块电压处于指定水平时，需要将一个子串短路的模块的数量(列N短路)。例如，模块电压为40V时，这16个模块中只有11个模块需要将子串短路。随着模块电流增大(因此电压下降)，将子串短路的模块的数量减少，直到在31V处没有模块将子串短路。
表1：由16个面板构成的串中的阈值电压的例子。
该表通过针对各行计算最小数量N短路，以使N短路*V短路+(16-N短路)*V模块小于500V而构成。V模块是不具有短路子串的模块的电压。V短路是具有一个短路子串的模块的电压，其值等于不具有短路子串的模块的电压值的2/3。
表1示出当未短路模块电压在30V至40V的范围内时，由串生成的净电压保持在480V至494V的相对范围内。这个较窄范围接近逆变器输入电压的500V限值，使得逆变器的功率点跟踪可以更容易汲取最大功率，但在安全功率和电压限值内。
在表1描述的情况下，两个模块被配置为具有32V的阈值V阈值，两个具有35V的阈值，并且还有一些分别具有33V、34V、36V、37V、38V、39V和40V的阈值。(如果模块能够产生高于40V的电压，那么十六个模块的组中的其余五个模块可具有41V、42V、43V、45V和46V的短路阈值。)
多种技术可用于形成具有适当的阈值电压集合的太阳能模块集合。一种设置总模块阈值电压的方法是在模块安装到设施中时设置每个模块的阈值电压。例如，这可经由开关(例如，DIP开关或旋转开关)或经由设置非易失性存储器中的值来完成。在另一个实施例中，可用指定范围内的随机限幅阈值在工厂校准装置，使得一串中的所有装置都具有相同阈值的可能性被最小化。在又一个实施例中，装置可在启动时生成自己的限幅阈值，类似于基于多个输入参数(即，电压、温度、序列号)的散列函数。
另一种方法是针对每个模块在该串中找到它的位置，并且基于该位置来设置它自己的阈值电压。下文在表2的例子中示出示例性配置的串位置与阈值电压之间的关系。此例将导致模块的集合具有如上文在表1的例子中描述的阈值设定值。
表2：基于串中模块位置的阈值电压的例子
通过明确具有此设置，例如通过开关或通过将位置存储在非易失性存储器中，模块可以能够找到它们在串中的位置。或者，模块可通过借助连接模块的导体与相邻模块通信来找到它的位置。例如，在加电时(并且之后定期地)，每个模块可在其负端子上监听并在其正端子上传输。最初，模块传输“I am here”(我在这里)信号。监听了预定时间量但未检测到“I am here”(我在这里)符号的模块确定它处于位置1并传输“Position 1”(位置1)。接收此传输的模块推断出它在位置2并且传输“Position 2”(位置2)。该过程沿着串继续进行，其中每个模块接收“Position X”(位置X)并且传输“Position X+1”(位置X+1)。一旦找到自己在串中的位置，模块便可基于计算或查找表(例如，表2)来设置其阈值电压。
在此例中，在模块接收到具有高可靠性的位置信息(若干重复的传输)之前，它会如同它是模块1一样设置阈值电压。因此，在查找过程期间，串电压可维持在安全的低水平。使用这种方案时，接收消息失败会使得模块用过小的数字对其自身进行编号，从而导致保守地将其阈值电压设置为低于最佳水平。因此，通信故障带来安全情况，其中串电压保持在限值内。
在位置查找的又一例子中，每个模块可通过监控负导线相对于共享接地的电压来找到它的位置。
图9示出使用三个局部短路的光伏模块的光伏设施900的一个例子。在此例中，设施900包括三个太阳能模块910、920、930、逆变器950和汇流箱960。模块910、920、930各自包括串联连接的多个太阳能电池。汇流箱960被配置成选择性地将模块910、920、930中的每一个从电源连接至逆变器950或断开该连接。当汇流箱960将不止一个模块连接到逆变器950时，进行连接以使得模块并联布线。因此，汇流箱960可选择性地将来自零个、一个、两个或三个模块的电流相加，以便为逆变器950供电。如图9的例子所示，汇流箱960被配置成基于单独的标准，分别是条件1、条件2和条件3来连接或断开模块910、920、930。这些标准可以基于从模块中的一个或多个模块接收的电流、电压或功率或者它们的组合。
因此，汇流箱960可添加或消除一个或多个并联串的太阳能电池(或太阳能模块)，以减少馈送到逆变器中的太阳能模块阵列的可用电流。汇流箱可被配置为具有适当的标准，以使得逆变器不需要增大系统电压来执行功率缩减。
因此，逆变器950中的MPP跟踪系统955可被配置成仅跟踪I-V曲线上的Mpp点，而无需避开过量功率条件。在各种情况下，这种方法可由逆变器用来在安全的功率优化操作点处操作。尽管模块通常串联连接成串，但在许多较大的设施中，这些串中的许多串在汇流箱或逆变器(或这两者)处并联连接。在这些位置，电子开关(FET、继电器或其他隔离开关)可如图9所述用于选择性地将一个或多个串从DC阵列中移除。将一个或多个并联串断开连接会产生将整个IV曲线下移的效果。
汇流箱960(或串并联的其他位置)具有测量电压和/或电流并且采取适当操作(诸如，打开开关以将串从系统中移除或者闭合开关以将串嵌入到系统中)的控制逻辑部件。该装置的控制可以完全是本地的，或者可以从中央控制器进行控制，所述中央控制器包括但不限于逆变器950。例如，汇流箱960可测量总阵列电流，并且如果该电流高于阈值，则移除串。除此之外或作为替代，汇流箱可测量电压。在这种情况下，汇流箱可依赖于逆变器可在尝试限制功率时增大电压的假设。如果电压高于一定阈值，那么通过将串与阵列断开连接，汇流箱可限制流到逆变器中的电流和功率。在输出控制信号以将串与阵列断开连接或重新连接之前，汇流箱逻辑部件也可采用多个输入参数，诸如电流和电压二者。
在逆变器原本可能无法找到合适的安全操作点的情况下，可使用上文所述的技术。在其他情况下，基于若干不同标准的局部短路可帮助逆变器在较窄范围的操作点处更有效地操作。通过允许一些装置在其他装置之前开始限幅(局部短路)，设施可被设计成在操作期间的较大部分时间将电压保持在优选范围内。这些优选范围可与逆变器效率相关，但对于将逆变器温度、逆变器电压应力或其他参数保持在所需范围内而言也可能是重要的。
图10是用于限制由太阳能电池集合生成的电压的工序1000的一个例子的流程图。工序1000通过测量太阳能电池集合的一个或多个性能度量而从操作1010开始。性能度量可包括由太阳能电池集合或太阳能电池的各个子集生成的电压、电流、功率或它们的组合。操作1010可额外地包括测量环境因素，诸如温度、一天的时间、入射光角度以及其他因素。在操作1020中评估性能度量。执行评估以确定在操作1010中确定的量是否满足各种标准。
在操作1020中执行的评估的一个例子是确定太阳能电池、或太阳能电池串、或太阳能模块、或太阳能模块串、或太阳能电池的其他集合是否产生大于(或者等于或大于)阈值的电压。阈值可以预先选择为将有助于缩减由电池的集合生成的电压(或功率或电流)的设定值。例如，阈值对于保护逆变器或其他负载元件以免承受过量电压(或者过量功率或电流)可能是重要的。
在操作1030中，根据操作1020中的评估，确定是否满足第一标准。满足第一标准的一个例子是下列情况：一串模块中的第一模块产生的电压超出第一阈值电压(例如，32V)。
只有在操作1030中进行的确定发现已满足第一标准时，才执行操作1035。在操作1035中，太阳能电池集合的第一子集暂时禁用。例如，操作1035可使第一模块中的一串太阳能电池中的三分之一电池短路。在其他例子中，通过断开将电池连接到负载或其他部件的电路，可禁用太阳能电池。
在操作1040中，根据操作1020中的评估，确定是否满足第二标准。满足第二标准的一个例子是下列情况：一串模块中的第二模块产生的电压超出第二阈值电压(例如，33V)。
只有在操作1040中进行的确定发现已满足第二标准时，才执行操作1045。在操作1045中，太阳能电池集合的第二子集暂时禁用。例如，操作1045可使第二模块中的一串太阳能电池中的三分之一电池短路。在其他例子中，通过断开将电池连接到负载或其他部件的电路，可禁用太阳能电池。
在操作1050中，根据操作1020中的评估，确定是否未满足(或不再满足)第一标准。未满足第一标准的一个例子是下列情况：一串模块中的第一模块产生的电压小于第三阈值电压，例如，(2/3)×32V＝21.3V。在此例中，因数2/3反映第一模块中的一串太阳能电池中的三分之一先前在操作1035中短路的情况。未满足第一标准的另一个例子是下列情况：一串模块中的第一模块产生的电压小于经选择用于避免双稳态的第三阈值电压，例如，0.9×(2/3)×32V＝19.2V。
只有在操作1050中进行的确定发现未满足第一标准时，才执行操作1055。在操作1055中，太阳能电池集合的第一子集重新启用。例如，操作1055可以使第一模块中的一串太阳能电池中的三分之一电池取消短路。在其他例子中，通过闭合将电池连接到负载或其他部件的电路，可重新启用太阳能电池。
在操作1060中，根据操作1020中的评估，确定是否未满足(或不再满足)第二标准。未满足第二标准的一个例子是下列情况：一串模块中的第二模块产生的电压小于第三阈值电压，例如，(2/3)×33V＝22V。在此例中，因数2/3反映第二模块中的一串太阳能电池中的三分之一先前在操作1045中短路的情况。未满足第二标准的另一个例子是下列情况：一串模块中的第二模块产生的电压小于经选择用于避免双稳态的第三阈值电压，例如，0.9×(2/3)×33V＝19.8V。
只有在操作1060中进行的确定发现未满足第二标准时，才执行操作1065。在操作1065中，太阳能电池集合的第二子集重新启用。例如，操作1065可以使第二模块中的一串太阳能电池中的三分之一电池取消短路。在其他例子中，通过闭合将电池连接到负载或其他部件的电路，可重新启用太阳能电池。
工序1000随后循环回到操作1010，以执行新的测量。
工序1000中可包括多个附加或替代的操作。例如，在操作1045中禁用太阳能电池集合的第二子集可仅限于太阳能电池集合中的第一子集已被禁用的情况。
对先前满足的标准是否不再被满足的评估可涉及迟滞计算(诸如，上文在操作1050和1060的例子中提到的因数0.9)。除此之外或作为替代，这些评估可涉及存储器，所述存储器记录启用或禁用操作当前是否生效(例如，将影响性能度量的一些太阳能电池当前是否禁用)。
在各种情况下，通过使与太阳能电池相邻的连接短路(或断开)，工序1000可禁用太阳能电池，以使得太阳能电池与逆变器或其他负载断开连接。使用FET、继电器、光学控制开关或其他可控电子开关元件，可进行电连接或断开电连接。在各种应用中，工序1000可用于保护逆变器或其他负载元件以免承受过量电压(或者过量电流或过量功率)，并且操作1030、1040、1050、1060中使用的标准可被调整以适合该逆变器或其他负载元件的要求。
图11是计算机系统的一个实施例的框图。例如，处理系统1100可以是以下之一的实施例：先前描述的跟踪器155、555、755、955；或模块400中的控制单元450；或者模块510、520、530、710、720、730或汇流箱960中的其他控制单元。处理系统1100可用于实施或监督工序，诸如工序1100。处理系统1100可包括由通信总线1105耦接在一起的处理器1110和存储器1120。处理器1110可以是单个处理器或者一起工作的多个单独的处理器。存储器1120通常是随机存取存储器(RAM)或一些其他动态存储装置，并且能够存储数据库数据1126和将由处理器执行的指令，例如操作系统1122和应用程序1124。应用程序1124可包括分布式应用程序(部署在不止一个处理器和/或不止一个服务器上)、单主机应用程序、数据库服务器应用程序、测量例程、评估例程、设定值查找例程、设定值确定例程、随机数字生成器、用于识别串中模块位置的例程、通信接口、电子通知工具以及其他。存储器1120也可用于在由处理器1110执行指令期间存储临时变量或其他中间信息。
处理系统1100可包括提供处理系统1100与外部部件之间通信的I/O接口1154。在各种具体实施中，处理系统1100还可包括输入装置，诸如键盘、鼠标或触摸屏1150、USB接口1152；输出装置，诸如图形和显示器1156、硬盘1158、CD-ROM 1160和移动闪存卡1170；它们可耦接到处理器1110，例如通过通信总线1105耦接。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，处理系统1100也可包括附图中未示出的多个元件，诸如附加存储装置、通信装置、输入装置和输出装置。
附加说明和实例。
实例1是一种系统。该系统包括多个太阳能电池，包括第一集合的一个或多个太阳能电池和第二集合的一个或多个太阳能电池。该系统包括第一控制元件，所述第一控制元件被配置成响应于第一集合的太阳能电池以高于第一阈值电压处发电而实质上禁用第一集合的太阳能电池的子集。该系统包括第二控制元件，所述第二控制元件被配置成响应于第二集合的太阳能电池以高于第二阈值电压发电而实质上禁用第二集合的太阳能电池的子集。所述第一阈值电压和第二阈值电压至少基于耦接到所述多个太阳能电池的逆变器的操作限值。
实例2是诸如实例1的系统。此外，所述逆变器是开关逆变器，和/或所述第一阈值电压和第二阈值电压至少基于逆变器的输入电压限值，和/或第一阈值电压不同于第二阈值电压，和/或第一控制元件包括FET，和/或第一集合的太阳能电池被包括在太阳能模块中。
实例3是诸如实例1的系统，还包括逆变器。
实例4是诸如实例1的系统。此外，第一集合的太阳能电池与第二集合的太阳能电池串联连接，并且第一控制元件与第一集合的太阳能电池的所述子集并联连接。
实例5是诸如实例1的系统。此外，第一控制元件与第一集合的太阳能电池串联连接，第二控制元件与第二集合的太阳能电池串联连接，并且串联的第一控制元件和第一集合的太阳能电池与串联的第二控制元件和第二集合的太阳能电池并联连接。
实例6是诸如实例1的系统。此外，由所述多个太阳能电池生成的最大受控功率在逆变器的输入功率的安全范围内。
实例7是诸如实例6的系统。此外，所述多个太阳能电池的不受控最大电压将超出逆变器的输入电压的安全范围。
实例8是诸如实例1的系统。此外，所述多个太阳能电池包括附加集合的一个或多个太阳能电池。
实例9是诸如实例1的系统并且包括附加控制元件，所述附加控制元件各自被配置成实质上禁用附加集合的太阳能电池中相应一个附加集合的太阳能电池的子集。
实例10是一种方法。该方法包括测量耦接到至少一个逆变器的太阳能电池集合的一个或多个性能度量。该方法包括至少基于性能度量满足第一标准，禁用太阳能电池集合的第一子集。该方法包括至少基于性能度量满足第二标准，禁用太阳能电池集合的第二子集。
实例11是诸如实例10的方法，其中额外地基于太阳能电池集合的第一子集来禁用太阳能电池集合的第二子集被禁用。
实例12是诸如实例10的方法，还包括至少基于性能度量未满足第二标准，启用太阳能电池集合的第二子集。实例12还包括至少基于性能度量未满足第一标准，启用太阳能电池集合的第一子集。
实例13是诸如实例12的方法。此外，额外地基于太阳能电池集合的第二子集被启用来启用太阳能电池集合的第一子集。
实例14是诸如实例10的方法。此外，禁用太阳能电池集合的第一子集包括实质上使太阳能电池集合的第一子集短路。
实例15是诸如实例10的方法。此外，禁用太阳能电池集合的第二子集包括实质上断开太阳能电池集合的第二子集与太阳能电池集合的连接。
实例16是诸如实例10的方法。此外，第一标准包括第一电压高于第一阈值水平。该第一电压是由包括太阳能电池集合的第一子集的第一模块生成的电压。第二标准包括第二电压高于第二阈值水平。该第二电压是由包括太阳能电池集合的第二子集的第二模块生成的电压。
实例17是诸如实例16的方法。此外，第一阈值水平记录在第一模块中。第二阈值水平记录在第二模块中。
实例18是诸如实例16的方法。此外，第一阈值水平和第二阈值水平基于第一模块相对于第二模块的连接性定位。
实例19是诸如实例16的方法。此外，第一阈值水平和第二阈值水平是随机生成的值。
实例20是一种控制系统。该控制系统包括输入端和处理器。所述输入端被配置成接收耦接到至少一个逆变器的太阳能电池集合的一个或多个性能度量。所述处理器被配置用于评估所述性能度量。所述处理器被配置成至少基于性能度量满足第一标准，禁用太阳能电池集合的第一子集。所述处理器被配置成至少基于性能度量满足第二标准，禁用太阳能电池集合的第二子集。
实例21是一种其上存储有指令的非瞬时性机器可访问存储介质。所述指令被配置成使得指令当在机器上执行时，致使机器测量耦接到至少一个逆变器的太阳能电池集合的一个或多个性能度量。还会使机器至少基于性能度量满足第一标准，禁用太阳能电池集合的第一子集。还会使机器至少基于性能度量满足第二标准，禁用太阳能电池集合的第二子集。
上述描述呈现了各种系统和方法的一个或多个实施例。应该指出的是，这些实施例和任何其他实施例是示例性的，并且意图说明本发明，而非进行限制。尽管本发明广泛适用于各种类型的工艺和技术，但技术人员将认识到，本公开中不可能包括所有可能的实施例和本发明的背景。
此外，本领域的技术人员将认识到，上述动作、步骤和其他操作的功能之间的界限只是说明性的。若干操作的功能可组合到单个操作中，和/或单个操作的功能可分布在附加操作中。此外，替代实施例可包括特定操作的多个实例，或者可消除一个或多个操作，并且在各种其他实施例中，可改变操作顺序。本领域的技术人员可针对每个具体应用以不同的方式实施所述功能，但此类实施决策不应被解释为导致脱离本发明的实质或范围。
上文描述了一些实施例可提供的一些益处和优点。这些益处或优点以及可使得这些益处或优点发生或变得更显著的任何元素或限制不应解释为权利要求中的任一项或全部权利要求的关键、必需或基本特征。如本文所用，术语“包括”、“包含”或它的任何其他变型意图被解释为不排他地包括跟在这些术语后面的元素或限制。尽管上述描述参考的是特定实施例，但应理解，实施例是说明性的，并且本发明的范围不限于这些实施例。对上述实施例的许多变型、更改、添加和改进是可能的。
逻辑元件的例子可包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体装置、芯片、微芯片、芯片组等等。软件的例子可包括软件组件、应用程序、操作系统软件、固件、子例程、应用程序接口(API)或其他，或者它们的任何组合。
一些系统或支持系统可例如使用可存储指令或指令集合的机器或有形计算机可读介质或制品来实施，所述指令或指令集合如果被机器执行则可致使机器执行根据实施例的方法和/或操作。在一些具体实施中，这些程序的一个或多个实例可在一个或多个单独的计算机系统或单独的处理器单元上执行，例如在分布式系统、多处理器架构、多核架构中执行。因此，尽管某些步骤被描述为由某些装置、软件程序、进程或实体执行，但情况不需总是如此，并且本领域的一般技术人员将会知道多种替代具体实施。指令可存储在机器可读介质上，诸如磁介质(例如，硬盘、软盘、磁带)、半导体介质(例如，闪存、RAM)、光学介质(例如，CD、DVD)、或其他介质，或者它们的组合。系统的一个或多个方面可包括存储在机器可读介质上的表示处理器内的各种逻辑的代表性指令，所述指令在被机器读取时致使机器形成逻辑，以执行本文所述的技术。软件程序也可被携载在通信介质中，所述通信介质传输对指令进行编码的信号。
本文所述的各个操作涉及由电子计算装置执行的操作，所述操作将计算系统的寄存器和/或存储器内的表示为物理量(例如，电子量)的数据操纵和/或转换成计算系统的存储器、寄存器或其他此类信息存储、传输或显示装置内的以类似方式表示为物理量的其他数据。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
多个太阳能电池，其中所述多个太阳能电池包括
第一集合的一个或多个太阳能电池，
第二集合的一个或多个太阳能电池；
第一控制元件，所述第一控制元件被配置成响应于所述第一集合的太阳能电池以高于第一阈值电压处发电而实质上禁用所述第一集合的太阳能电池的子集；以及
第二控制元件，所述第二控制元件被配置成响应于所述第二集合的太阳能电池以高于第二阈值电压发电而实质上禁用所述第二集合的太阳能电池的子集，其中所述第一阈值电压和所述第二阈值电压至少基于耦接到所述多个太阳能电池的逆变器的操作限值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述逆变器是开关逆变器；
所述第一阈值电压和所述第二阈值电压至少基于所述逆变器的输入电压限值；
所述第一阈值电压不同于所述第二阈值电压；
所述第一控制元件包括场效应晶体管；并且
所述第一集合的太阳能电池包括在太阳能模块中。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括所述逆变器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述第一集合的太阳能电池与所述第二集合的太阳能电池串联连接；并且
所述第一控制元件与所述第一集合的太阳能电池的所述子集并联连接。
5.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述第一控制元件与所述第一集合的太阳能电池串联连接；
所述第二控制元件与所述第二集合的太阳能电池串联连接；并且
串联的所述第一控制元件和所述第一集合的太阳能电池与串联的所述第二控制元件和所述第二集合的太阳能电池并联连接。
6.根据权利要求1所述的系统，其中由所述多个太阳能电池生成的最大受控功率在所述逆变器的输入功率的安全范围内。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述多个太阳能电池的不受控最大电压将超出所述逆变器的输入电压的安全范围。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个太阳能电池还包括：
附加集合的一个或多个太阳能电池。
9.根据权利要求8所述的系统，包括：
附加控制元件，所述附加控制元件各自被配置成实质上禁用所述附加集合的太阳能电池中相应一个附加集合的太阳能电池的子集。
10.一种方法，包括：
测量耦接到至少一个逆变器的太阳能电池集合的一个或多个性能度量；
至少基于所述性能度量满足第一标准，禁用所述太阳能电池集合的第一子集；并且
至少基于所述性能度量满足第二标准，禁用所述太阳能电池集合的第二子集。
11.根据权利要求10所述的方法，其中额外地基于所述太阳能电池集合的所述第一子集被禁用来禁用所述太阳能电池集合的所述第二子集。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
至少基于所述性能度量未满足所述第二标准，启用所述太阳能电池集合的所述第二子集；并且
至少基于所述性能度量未满足所述第一标准，启用所述太阳能电池集合的所述第一子集。
13.根据权利要求12所述的方法，其中额外地基于所述太阳能电池集合的所述第二子集被启用来启用所述太阳能电池集合的所述第一子集。
14.根据权利要求10所述的方法，其中禁用所述太阳能电池集合的所述第一子集包括实质上使所述太阳能电池集合的所述第一子集短路。
15.根据权利要求10所述的方法，其中禁用所述太阳能电池集合的所述第二子集包括实质上断开所述太阳能电池集合的所述第二子集与所述太阳能电池集合的连接。
16.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述第一标准包括第一电压高于第一阈值水平，其中所述第一电压是由包括所述太阳能电池集合的所述第一子集的第一模块生成的电压；并且
所述第二标准包括第二电压高于第二阈值水平，其中所述第二电压是由包括所述太阳能电池集合的所述第二子集的第二模块生成的电压。
17.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述第一阈值水平记录在所述第一模块中；并且
所述第二阈值水平记录在所述第二模块中。
18.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述第一阈值水平和所述第二阈值水平基于所述第一模块相对于所述第二模块的连接性定位。
19.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述第一阈值水平和所述第二阈值水平是随机生成的值。
20.一种控制系统，包括：
输入端，所述输入端被配置成接收耦接到至少一个逆变器的太阳能电池集合的一个或多个性能度量；以及
处理器，所述处理器被配置用于
评估所述性能度量，
至少基于所述性能度量满足第一标准，禁用所述太阳能电池集合的第一子集，并且
至少基于所述性能度量满足第二标准，禁用所述太阳能电池集合的第二子集。
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