ＤＣ电源的电力被结合到ＤＣ母线上，使得每一个源独立于附着于母线上的任何其他源来工作。在一个实施例中，转换器模块附着于多个太阳能光伏电池板中的每一个，并且其输出以并联的方式附着到构成ＤＣ?ＡＣ逆变器的输入端的公共母线。该转换器模块包括最大功率点追踪部件，该部件使电池板的输出阻抗匹配于转换器模块的输入阻抗。该转换器还包括向中央逆变器提供参数数据和标识的通信部件。由每一个转换器模块产生的数据都会经由电力线或是通过无线方式传送，并且会在逆变器处收集该数据，以及将其转发给数据收集和报告系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般而言涉及可再生能量电力管理领域。更为特别的是，本专利技术涉及DC能 源系统的电力产生、电力转换和电力管理。
技术介绍
在广泛使用的所有燃料中，燃煤能量基本产生最高的温室气体排放量。美国当前 使用燃煤燃料来提供大约一半的国家电力。当前，美国正在不断寻求发现廉价有效的方式， 以便产生自己的清洁能源，从而改善环境以及实现能源独立。向更多节能政策的转移也可以创建新的工作职位。例如，由于采取节能政策，在 1977年到2007年间在加利福尼亚创建了接近一百五十万个工作职位。该州的政策将雇员 酬偿提高了 446亿美元。太阳能是最为清洁的可用能源之一。以电磁辐射的形式从太阳那里获取阳光，并 通过使用光伏(PV)电池将其生成为直流电(DC)。PV电池由诸如硅之类的半导体制成，并 且采用半导体阵列、薄膜、墨水或其他材料的形式制造。单个PV电池可以被汇聚，互连在一 起，然后被封装到具有一定大小和尺寸的太阳能电池板中，该电池板处于坚固且环境密封 的外壳内部，所述外壳适于物理装配和/或安装在住宅、商业场所、车辆、屋顶以及其他场 所。DC具有电流⑴和电压(V)。由太阳能电池板或串联电池板群组产生的电流与输 出电压之间的关系可以作为一组IV曲线而被绘制或图示在XY轴上。太阳能电池板的输出 电流I呈现出与光谱功率密度或在指定时间照射该电池板的日光等级(光谱辐照度)的直 接关系，并且有可能相对于很小的辐射度改变而发生急剧变化。在串联连接一定数量的此 类太阳能电池板的典型情形中，电流等级最低的太阳能电池板将会规定或设置流经该串联 电路的电流。由于受限于性能最差的电池板，串联电池板有可能损失高达60%的能量。图1示出的是一种与受限于电流等级最低的太阳能电池板的串联太阳能电池板 相关的问题。在晴天，所有电池板可以接收到相同等级的日光。然而，如果天空中有云100， 那么这些云有可能将电池板110局部变暗。由此，即使某些电池板可以接收到几乎所有日 光120，但由于该系统是串联连接的130，因此，电流将会受限于性能最差的电池板110。通过引入最大功率点追踪(MPPT)算法，用来优化可供收获的总电力，以将电力输 出保持在指定系统或串电流可能实现的最大等级，由此获得太阳能电池板阵列的最佳电 力。通常，实施这种MPPT功能所需要的电子设备和任何软件都被引入到了网联式PV系统的系统DC-AC转换功能(DC-AC转换器)的实施方式中，或者充当用于离网型太阳能应用的 蓄电池充电和控制系统中的组件。全局的MPPT算法只提供了整个串的平均工作点，而不是 最大值。而经过优化的系统则为每个电池板提供MPPT功能，从而顾及单个电池板的最优工 作点以及电池板工作特性的变化性。串转换器必须能够适应具有不同数量的互连电池板以及多种电池板类型的串。由 于这些变化性，串联系统中使用的传统DC-AC转换器遭遇到了很高的应力和热量等级，由 此导致在前六个月内出现了百分之一的故障率。目前业已实施了各种方法来将能量输出最大化。例如，在美国专利7，158，395中， 开发了一种外部电压反馈回路来追踪上升电源的趋势，并且相应地调整MPPT算法。由于电 池板的串联连接，这种方法会受到在任何时间点可以收获的总的或最大系统电力方面的限 制，而且该方法还会遭遇到流经这种串联电路的电流不能大于由电池板以最小输出电流产 生的电流的要求。美国公开号2008/0097655论述了为每一个太阳能电池板计算单独的MPPT以优化 功率产生。W026]这些面板单独为总线供电。W026]在该总线上将有关于每一个电池板 的信息传送至管理单元，所述管理单元则使用TCP/IP协议来与网络相连。40021] 该管理单元为系统部件提供监视和控制。设计串联电池板系统是非常耗时的。所有电池板必须来自同一制造商并具有相同 的模型或功率额定值，多个串联的电池板串必须具有相同长度或包含相同数量的电池板， 与太阳的方位不同的电池板必须作为单独的子系统来处理，并且现有设备的添加件作为添 加了完全独立的子系统来处理。串联电池板系统的维护同样也很耗时。当系统串联连接时，电池板之一中的缺陷 将会导致整个系统发生故障。该缺陷类似于一串圣诞灯中的某一盏灯坏掉时出现的缺陷。 为了定位损坏的电池板，技术人员必须分别测试各电池板。结果，雇用技术人员访问该地点 以及定位损坏电池板的成本将会很高。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术为每个能量收集源都提供了单独的DC DC升压转换器以 及最大功率点追踪(MPPT)部件。在一个实施例中，能量收集源是太阳能电池板。MPPT部件 将电池板的输出阻抗与升压转换器的输入阻抗相匹配，以便最大化每一个电池板的功率。 单个转换器部件将电池板的输出电压提升至一个足以在将DC有效地逆变成AC电压的同时 最小化传输线损耗的电压。通过使用将具有恒定电压输出的多个太阳能电池板与DC母线 互连的并联方法，可以消除与使用串联连接的太阳能电池板串相关的问题。该系统允许将 来自每一个单独优化的电池板的电流加在一起，以产生与任何一个电池板的效率或太阳能 转换能力相独立的电流。结果，由于该系统即使具有损坏的电池板仍可继续运作，因此该系 统克服了圣诞灯问题。这样做提供了使用具有不同IV特性的不同太阳能电池板、利用不同的PV技术构 造的电池板、以及以相对于太阳的不同方位安装的电池板的自由度。在一个实施例中，可在 任何时间额外安装附加的电池板。在另一个实施例中，诸如燃料电池、电池、风轮机等其他电力源与单个转换器部件相耦合，并且附着于DC母线，以便进行使用或者进行DC-AC转换 以供使用或者回售给公用事业公司。在另一个实施例中，通信部件与每个电池板耦合，以便进行监视。该监视系统提供 如下信息，例如电池板ID、温度、电压、电流、功率、效率、诊断信息等。该监视系统针对的是 单个用户或是收获能量的公司。该信息有助于技术人员迅速确定发生故障的电池板，并且 最大化每一个电池板的效率。此外，该监视系统还提供了关于整个系统的输出和效率的信 息，并且向生产者警告表现欠佳或是存在问题的电力生产。附图说明图1是示出了现有技术中的串联太阳能电池板系统的框图；图2A是依照本专利技术一个实施例的太阳能电池板系统的例图；图2B是依照本专利技术一个实施例的并联太阳能电池板系统的例图；图3是根据本专利技术一个实施例并且包含了电池板模块、逆变器以及监视系统的太 阳能电池板系统的例图；图4是根据本专利技术一个实施例的太阳能电池板系统的更详细例图；以及图5是根据本专利技术一个实施例的作为时间函数的从太阳能电池板获取的电力的 示例。具体实施例方式本专利技术是一种用于从太阳能电池板收获电能以及将其转换成能量的系统和方法。 每一个太阳能电池板都与转换器部件相耦合，该转换器部件并联连接到DC电力母线。该转 换器部件包括用于提升电池板的输出电压、以便在功率母线上执行DC传输的DC DC升压转 换器，用于将电池板与传输母线之间传送的能量最大化的MPPT部件，以及用于接收有关于 电池板的信息并将该信息发送至管理电池板的用户和公司的通信部件。电力母线与逆变器 相连，以便将电力从直流电(DC)变为交流电(AC)，并且产生与电网同相的AC。在图2A中示出了用于每一个太阳能电池板的系统的一个实施例。在一个实施例 中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从多个直流（ＤＣ）能源收获最大电力的系统，包括：多个能量接收部件，用于接收来自至少一个能源的ＤＣ；与每一个所述能量接收部件相耦合的转换器部件，所述转换器部件包括：升压转换器，用于将来自所述能量接收部件的所述ＤＣ上变换到ＤＣ母线电压；以及最大功率点追踪（ＭＰＰＴ）部件，用于实时确定所述能量接收部件的输出阻抗，所述ＭＰＰＴ部件改变所述升压转换器的工作点，以便匹配来自所述能量接收部件的所述ＤＣ的所述阻抗，从而最大化电力传送；用于将所述ＤＣ传送到逆变器的ＤＣ母线，其中所述多个能量接收部件以及相应的转换器与所述ＤＣ母线并联连接；用于将来自所述ＤＣ的所述电能逆变成交流电（ＡＣ）的所述逆变器；以及用于从所述逆变器接收所述ＡＣ的电力获取源。
【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：詹姆斯艾伦，尤金奎齐温斯基，特洛伊斯皮尔斯，
申请(专利权)人：西姆帕吉斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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