太阳能电池组件的可控转变设备制造技术

公开了一种太阳能电池组件（１０１）的可控转变设备（１００），包括：输出端子（１０２）、ＤＣ／ＤＣ转换器（１０５）、可控切换装置（１０３）和控制器（１０４）。所述可控切换装置实现为具有第一切换位置和第二切换位置，其中在第一切换位置，经由ＤＣ／ＤＣ转换器将太阳能电池组件（１０１）的功率输出（１１０）与输出端子１０２相连，以及在第二切换位置，通过使ＤＣ／ＤＣ转换器（１０５）旁路将太阳能电池组件（１０１）的功率输出（１１０）与输出端子（１０２）相连。控制器通过使用用于将可控切换装置切换到第一或第二切换位置的性能特性来切换可控切换装置。具体地，将控制器实现为在高能量耗散的情况下（即强太阳辐射）将太阳能电池组件与输出端子直接相连，以及在弱功率耗散的情况（即遮蔽期间），经由ＤＣ／ＤＣ转换器将太阳能电池组件与输出端子相连，与太阳能电池组件的固定连接相比，这显著地增加了效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种太阳能电池组件的可控转变设备及其控制方法。
技术介绍
太阳能电池组件将诸如太阳光之类的电磁辐射转换为电能，并且例如包括几个太阳能电池。例如，太阳能电池组件单独或成组地连接成光电设备、小的电源独立用户或者空 间飞船的电源。例如，表现太阳能电池组件的特征的太阳能电池组件的额定电功率(electric power rating)是开路电压和短路电流。所述额定电功率也可以依赖于单个太阳能电池的 性能和电池组件内太阳能电池的连接。当几个电池组件串联工作时，可以将续流二极管(freewheelingdiode)或旁路二 极管与每个电池组件或部分串(partial string)分别反平行地相连。可以将续流二极管 与每个电池组件的输出端子相连，使得当电池组件提供电流时将所述续流二极管反相偏置 为正常工作状态。通常，太阳能电池组件配置有连接盒，所述连接盒包住与电池组件中的各个部分 串反平行连接的旁路二极管和太阳能电池组件的输出端子。如果遮蔽电池组件的部分串，电池组件的旁路二极管将传导遮蔽电池组件串和太 阳能发生器串之间的差分电流。由于旁路二极管导电的事实，遮蔽电池组件的电压变得几 乎为0(约-IV)，使得遮蔽电池组件串不再产生任何功率。为了避免这种现象，可以使用DC/DC转换器适应电流和电压，使得遮蔽电池组件 串仍然耗散功率。然而，不利的是DC/DC转换器也工作于非遮蔽情况，产生电能损耗并且减 小了太阳能发生器的总效率。图7A示出了与电池组件端子102直接相连的太阳能电池组件101的情况，而图7B 示出了经由DC/DC转换器105与电池组件端子102相连的太阳能电池组件101的情况。在 图7A的情况下，由于DC/DC转换器105的原因不会发生功率损耗，但是太阳能电池组件101 的遮蔽导致上述问题。而相反地在图7B的情况下，太阳能电池组件101的遮蔽不会引起功 率耗散的中断，但是影响了太阳能发生器的总效率，甚至影响太阳能电池组件101的总体 照度。
技术实现思路
本专利技术的目的是增加太阳能电池组件的效率。该目的是通过根据权利要求1的太阳能电池组件的可控转变设备和根据权利要 求9的控制太阳能电池组件的可控转变设备的方法来实现的。本专利技术的基本思想在于当提供转变选项时，可以获得功率增加，据此将太阳能电 池组件与输出端子或电池组件端子分别直接相连、或者经由DC/DC转换器与电池组件端子相连。这两种连接类型中用于最佳能量使用的连接类型可以通过控制将可控切换装置设定为第一位置或第二位置来确定，在所述第一位置将所述太阳能电池组件经由DC/DC转换器 与电池组件端子相连，通过使用太阳能电池组件的功率输出处或电池组件端子处存在的特 定性能来确定；在所述第二位置处，将太阳能电池组件与电池组件端子直接相连。换句话 说，可以将太阳能电池组件的功率输出处包含太阳能电池组件当前产生功率信息的功率特 征用于引起可控切换装置的有效控制，来增加太阳能电池组件的效率。附图说明以下将参考附图讨论本专利技术的优选实施例，附图示出了 图1根据实施例的太阳能电池组件的可控转变设备的方框图，其中图IA示出了修 改实施例；图2A和图2B对于不同强度辐射(a)到(d)的太阳能电池组件的电压/电流场特 性或对于不同强度辐射(a)到(d)的太阳能电池组件的电压/功率场特性；图3根据另外实施例的太阳能电池组件的可控转变设备的方框图；图4根据再一个实施例的太阳能电池组件的可控制转变设备的方框图；图5根据控制根据实施例的可控转变设备的方框图；图6用于说明图5控制操作模式的流程图；以及图7A和图7B用于太阳能电池组件的传统端子结构的方框图。具体实施例方式图1示出了太阳能电池组件101的可控转变设备100的方框图。所述可控转变设 备100包括输出端子102、可控切换装置103、控制器104和DC/DC转换器105。太阳能电池组件101包括与可控切换装置103和控制器104的输入相连的输出 110。可控切换装置103具有两个输出113和115，输出113经由DC/DC转换器105与输出 端102相连，输出115与输出端102直接相连。控制器104具有与太阳能电池组件的输出 相连的输入110和/或与输出端102相连的第二输入111。换句话说，在图1中，DC/DC转 换器105的输出、可控切换装置103的第二输出115、控制器104的输出端子102和第二输 入在节点120相连。可控转变设备100可以通过考虑太阳能电池组件101的高照度时间将太阳能电池 组件经由可控切换装置103与输出端子102直接相连、和在低照度时间经由DC/DC转换器 15的间接相连是优选的，可以增加太阳能电池组件101的效率。下面，将讨论四种情况，一方面关于直接和间接连接、另一方面关于高照度和低照 度的不同组合、以及这四种情况的优点和缺点。可以将以下四种变化如此区分“VI.没有 DC/DC转换器的强太阳辐射”、“V2.有DC/DC转换器的强太阳辐射”、“V3.有DC/DC转换器 的弱太阳辐射”和“V4.没有DC/DC转换器的弱太阳辐射”。在强太阳辐射情况下，太阳能电池组件101的功率输出110的功率性能特征较大， 并且太阳能电池组件101应该直接与电池组件输出102相连，即使用变化VI。在这种情况 下，如果太阳能电池组件101经由DC/DC转换器105与电池组件输出102相连，即如果使用 变化V2，例如由于非理想结构减小了总效率，在DC/DC转换器105中可能会发生功率损耗。分别在弱太阳辐射或遮蔽时，太阳能电池组件101的功率输出110处的性能特征 较小，并且根据变化V3，太阳能电池组件101应该经由DC/DC转换器105与电池组件输出 102相连。在这种情况下，如果将太阳能电池组件1010电池组件输出102直接相连，S卩如果 使用变化V4，减小了所产生的功率，并且在极端情况下，可能发生太阳能电池组件1010不 提供任何电流，并且端子处的电压极性反转，使得太阳能电池组件101内的续流二极管(未 示出)变成导电的，并且太阳能电池组件101不会再产生任何功率。在任一种情况下，当对 于不具有DC/DC转化器105的太阳能电池组件进行操作时，减小了太阳能电池组件101的 效率。如以下将更加详细地解释的，通过可控转变设备100在110和/或111较高功率 特性的情况下选择经由115相连并且反之亦然，避免了两种不利的变化“V2.有DC/DC转换 器的强太阳辐射”和“V4.没有DC/DC转换器的弱太阳辐射”。在详细讨论可控转变设备100 的操作模式之前，将简要解释单独的部件。太阳能电池组件101可以具有几个半导体太阳能电池(未示出)，将这几个太阳能 电池相连用于能量产生。例如，这些电池可以在前侧和后侧与导电迹线串联，而将单个电池 的电压相加，与并联电路相比，可以将更薄的线用于连线。为了保护单独的以上状态情况的 雪崩击穿，例如上述的部分遮蔽，可以将未示出的保护二极管或旁路二极管并联插入到可 以桥接由遮蔽影响电池的电池。太阳能电池组件101可以由特定特征限定，例如开路电压、短路电流、具有最大功 率的工作点电压、具有最大功率的工作点电流、具有最大功率的工作点功率、填充因子、功 率变化随电池温度和电池组件效率的系数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池组件（１０１）的可控转变设备（１００），包括：输出端子（１０２）；ＤＣ／ＤＣ转换器（１０５）；具有第一切换位置和第二切换位置的可控切换装置（１０３，１０３’），其中在第一切换位置，经由ＤＣ／ＤＣ转换器（１０５）将太阳能电池组件（１０１）的功率输出（１１０）与输出端子１０２相连，以及在第二切换位置，通过使ＤＣ／ＤＣ转换器（１０５）旁路将太阳能电池组件（１０１）的功率输出（１１０）与输出端子（１０２）相连；以及控制器（１０４），用于控制可控切换装置（１０３），通过使用在太阳能电池组件（１０１）的功率输出处存在的性能特性或在输出端子（１０２）处存在的性能特性（１１１），将可控切换装置（１０３）切换到第一切换位置或第二切换位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁诺博格，黑里贝特斯密特，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：DE[德国]