提供一种用于从电能的光伏源中提取功率的系统、方法和设备。光伏源具有由一族电压－电流曲线（２０，２２，２４，２６和２８）定义的发电特性，该族电压－电流曲线在用于光伏源的下述中至少一个的各自范围内包括最大电功率点：不同照明强度和不同的温度。该设备由耦合到光伏源的开关转换器（１２）构成。该转换器具有在输入电压和输入电流之间具有预定函数关系的输入电压－电流曲线。转换器的输入电压－电流曲线的预定函数关系构造成，在转换器的工作期间相对于光伏源最大电功率点中至少一些的近似（例如，３２，３４），而不必进行与来自光伏源的最大功率相对应的电流和电压计算。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术概括地涉及一种从电能源中获取功率，更特别地，涉及一 种用于在各种操作和/或环境条件下从电能源例如光伏(photovoltaic, PV )电源、燃料电池(eel 1)或电池组(battery ) 中提取最大或者接近最大电功率的系统和方法。
技术介绍
对于给定程度的日射(照明强度)，光伏(PV)电源的特性在于 电流对电压的曲线图，通常称为电流-电压(I-V)曲线。已知当PV 源受到均匀照射时，这种P V源典型地在对于给定照明强度和/或温度 来说能够提取最大电功率处具有一个唯一的电流和电压值。为了提取最大电功率，必须将与P V源连接的电负载调整成在最大 功率点上负载的I-V曲线与PV源的I-V曲线相交。这通常是通过将有源 负载(例如开关功率转换器)耦合到PV源而实现的，通过调整作为检 测到的P V源特性的函数的相应I - V特性来控制有源负载从而动态寻找 PV源的最大功率点。开关功率转换器，也称作PV负载转换器，可以构造成输出可用电负a。 pv;原的功率可。以通过合适的功率控制装置监控，然后;合适的处理器中处理最大功率点跟踪算法以确定如何动态调整开关转换器操作以使其输出I-V曲线在最大功率点处与PV源的I-V曲线相交。将该算法处理产生的控制信号供给转换器，以使其可以以这种方式进行调整。在该调整中通常假定工作负载基本上使用PV源的所有可用功率。 配备有最大功率点跟踪的PV系统在理论上应当能够动态地跟踪 因为PV源的环境改变和/或因为PV源的老化而引起的变化，并且应当 在PV系统的工作期间提取最大功率。然而在实践中，伴随着最大功率跟踪技术存在着一些问题。第一，处理器中跟踪算法的实现需要增大用于为这种处理器供电的电功率消耗，因此降低了PV系统的获取效率。第二，最大功率跟踪通常比仅仅将开关转换器调整为参考值更复杂，并且转换器的开关操作能够对正确地确定最大功率点造成干扰， 并且在某种情况下当寻找解决最大功率点算法时，转换器的开关操作有运算不稳定性的趋势。第三，功率跟踪算法通常需要检测PV源的电 流和电压。该电流^r测通常导致额外的损失，因此进一步降低了PV 系统的整体效率。因此，希望提供一种不存在上述问题的光伏系统。还希望使用任 何相对低成本并且可靠的PV负载转换器拓朴，并且该PV负载转换器拓 朴具有适于多个PV源组合一体化(例如，功率叠加)的I-V曲线特性， 由此导致规才莫效益，例如是导电(conductive)的，从而构造具有所 需数量的基本光伏模块的大PV阵列。
技术实现思路
概括地，本专利技术通过下述实现上述需要在其一方面提供一种包 括电能的光伏源的光伏系统。该光伏源具有由 一族电压-电流曲线定 义的发电特性，该电压-电流曲线包括对于光伏源的下述中至少一个 的各自范围内的最大电功率点不同(distinct)照明强度和不同温 度。开关转换器耦合到光伏源，其中转换器包括在输入电压和输入电 流之间具有预定函数关系的输入电压-电流曲线。转换器的输入电压-电流曲线的预定函数关系构造成，在转换器的工作期间提供相对于光 伏源最大电功率点中至少一些的近似，而不必进行与来自光伏源的最 大功率相对应的电流和电压计算。在本专利技术的另一个方面，还通过下述实现上述需要提供一种用 于从光伏系统中获取功率的方法。该方法通过包括对于光伏源的下述 中至少一个的各自范围内最大功率点的电压-电流曲线族来定义电能 光伏源的发电特性不同照明强度和不同的温度。该方法可以将开关 转换器耦合到光伏源，其中该转换器包括在输入电压和输入电流之间 具有预定函数关系的输入电压-电流曲线。根据转换器中输入电压-电流的预定函数关系的构造，该转换器工作以接近至少一些光伏源最 大电功率点，而不必进行与来自光伏源的最大功率相对应的电流和电 压计算。在本专利技术的另一个方面，还通过下述实现上述需要提供一种从 电能的光伏源中获取电能的设备。该光伏源具有由一族电压-电流曲线定义的发电特性，该电压-电流曲线族包括对于光伏源的下述中至少一个的各自范围内最大功率点不同照明强度和不同的温度。该设 备包括耦合到光伏源的开关转换器，其中转换器包括在输入电压和输 入电流之间具有预定函数关系的输入电压-电流曲线。该转换器的输 入电压-电路曲线的预定函数关系构造成在该转换器工作期间提供相 对于光伏源最大电功率点中至少一些的近似，而不必进行与来自光伏 源的最大功率相对应的电流和电压计算。附图说明当结合附图阅读本专利技术时，本专利技术的特征和优点将从下面本专利技术 的详细描述中变得显而易见，附图中图l是本专利技术的光伏系统的示例性实施例的代表方框图。图2示出在不同照明程度下PV源的I-V曲线实施例。图2还示出与不 各I-V曲线相交的PV源最大发电曲线的实施例的曲线图。而且图2示出 对于利用本专利技术的功率转换器的输入I-V曲线的两个示例性实施例；图3是构造成提供具有线性拟合近似并且具有电压偏移的输入I-V曲线的转换器的示例性实施例的代表性方框图4是具有转换器的PV系统的示例性实施例的代表性方框图，其中 转换器构造成提供具有三次拟合近似的I-V曲线；以及图5是利用本专利技术的PV系统的示例性实施例的代表性方框图，其中 转换器的输入I-V曲线可以作为PV源温度的函数进行调整。图6是由利用本专利技术的PV模块阵列构成的PV系统的示例性实施例 的代表性方框图，其中每个模块转换器可以与其他这样的转换器连接 提供所需功率规模能力(scalability)。具体实施例方式本专利技术的专利技术者们提出一种创新型光伏(PV)系统和/或方法论， 其可以有利地用于在各种操作和/或环境的条件下从电能源中(例如光 伏(PV)电源))提取最大或者接近最大电功率，电能源由单个光伏 电池构成或者电池组(battery of cells)情况下由光伏才莫块构成。 本专利技术有利的方面排除了必须利用最大功率追踪电路并对这种电路进 行控制这样的需求，从而避免了与最大功率追踪电路或控制相关的问题。例如，本专利技术的各方面避免了必须利用处理装置来执行最大功率 追踪算法并且导致电功率节省的增加，因为人们不必向这种处理装置供电。而且，本专利技术的各方面导致PV系统中成本的降低增加，因为排除了否则将需要提供这种处理装置的成本。如图1中所示，利用本专利技术各个方面的光伏系统可以包括开关转换器12,例如DC-DC转换器，开关转换器12可以电耦合在PV源14和电负载 16之间，其中开关转换器的输入I-V曲线构造成在各种工作和/或环境 条件下，从PV源中提取最大或者接近最大功率，而不必进行最大功率 点跟踪。在一个示例性实施例中，转换器可以包括在输入电压和输入 电流之间具有预定函数关系的输入电压-电流曲线。输入电压和输入电 流之间的这种预定函数关系的例子可以是线性关系或者三次(cubic) 关系，正如下面更加详细描述的那样。转换器的输入电压-电流曲线的预定函数关系可以构建成在该转 换器工作期间提供相对于光伏源最大电功率点中至少一些的近似 (approximation),而不必进行与来自光伏源的最大功率相对应的 电流和电压计算。本领域技术人员应当理解相对于光伏源最大电功率 点中至少一些的近似可以通过各种方法论获得，例如在给定功率范围 内的最小二乘拟合(least square fit )，或者可以选本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从电能的光伏源（１４）中获取电能的设备，该光伏源包括由电压－电流曲线（２０，２２，２４，２６，２８）族定义的发电特性，该电压－电流曲线族包括在光伏源的下述中至少一个的各自范围内的最大电功率点：不同照明强度和不同温度，该设备包括： 耦合到光伏源的开关转换器（１２），其中该转换器包括在输入电压和输入电流之间具有预定函数关系的输入电压－电流曲线，转换器的输入电压－电流曲线的预定函数关系构造成在转换器工作期间提供相对于光伏源最大电功率点中至少一些的近似，而不必进行与来自光伏源的最大功率相对应的电流和电压计算。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：JS格拉泽，MA徳鲁伊，
申请(专利权)人：JS格拉泽，MA徳鲁伊，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。