專利名稱：集成逆變器的太陽能收集器的制作方法
技術領域：
本實用新型有關一種太陽能收集器，特別是指一種能提高能量轉換及電流輸出的集成逆變器的太陽能收集器。
背景技術：
太陽輻射的光伏轉換器即太陽能收集器在全球已經運用了幾十年，這些采集器陣列已經應用在低功率，比如電池充電。隨著制造太陽能電池方法的提高，這些應用也逐漸推廣到更多領域，如更大容量發電和轉換，以補充或者取代民用電網。隨著太陽能發電需求的增長，在理想地點發展和部署太陽能電池陣列的情況非常少，在高度變化的照明條件下，為了使太陽能收集器的性能和每天的使用服務時間最大化，需要改進太陽能收集器和轉換系統的設計。眾所周知，在地球上，任何特定地點任何特定時間的太陽輻射強度均不相同。圖1 中虛線100詳細表述了在一個地區M小時內在無任何遮蓋物的情況下的太陽輻射強度。如果太陽光追蹤系統可以調節太陽能采集板的朝向，將會得到一個形似矩形的曲線，這條曲線能夠表示可獲得的最大的功率，采集和轉換的效率視太陽能系統的設計而定。一個大型太陽能電池板陣列被旁邊的陰影遮蓋，陰影可能是建筑、植物和白天飄忽的云彩，曲線110 表示在某個地區的太陽能輻射強度。在任何給定的地區和時間內，太陽能電池板陣列的日射量都能夠用最大可得太陽輻射量、周期性的遮蓋(主要為在一天中的特定時間固定物遮蓋)和隨機的照射中斷(氣候改變例如空氣質量和云層等)來描述。一個太陽能電池板陣列可組成多種串聯和并聯組合，在有部分電池板被遮蓋的時候，電池板不會被光均勻照射或者發熱，由于電池板間的相互連接，將導致能量的損耗，所以更希望限制在日射量更好電池板上的電流或者電壓。通過使用旁路二極管和阻塞二極管，可以在一定程度限制由于太陽能電池板間的互連造成的損耗，但是這種廣泛使用的技術，在變化的非均勻日射量的情況下，不能充分優化太陽能電池板的凈產量。同時還需考慮到所關聯的DC/DC變換器或者DC/AC逆變器的情況，此處可對逆變器設定一個電壓和電流工作范圍，由于一天中日射量和溫度的變化，對于任何特定的光伏陣列互連方式，光伏陣列的電壓或者電流輸出都不能被有效或者安全地轉換。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種改裝光伏電池板陣列元件的連接方式，能提高能量轉換效率及輸出電功率的集成逆變器的太陽能收集器。為達到上述目的，本實用新型提供一種集成逆變器的太陽能收集器，其包括有太陽能電池板及與該太陽能電池板電連接、并對該太陽能電池板進行功率調節及內部的互連狀態調節的逆變器，該逆變器具有電源輸出端，所述太陽能電池板內設有多組相互電連接的電池組。每一所述電池組包括有多數組光伏電池板，且各所述光伏電池板之間設有能使各光伏電池板呈串聯和/或并聯連接的開關。所述逆變器包括有功率調節器及與該功率調節器電連接的控制電路，所述太陽能電池板通過電線將產生的直流電傳輸到所述逆變器的功率調節器，所述功率調節器具有所述輸出端，所述逆變器的控制電路通過另一組電線電連接至所述太陽能電池板。所述逆變器包括有控制電路及三個功率調節器，該三個功率調節器各具有輸出端，且該三個功率調節器分別與所述控制電路電連接，所述太陽能電池板的多組電池組連接有能將直流電轉換為三相交流電的開關陣列，所述陣列開關通過三個傳輸線分別與該三個功率調節器電連接。所述控制電路與每一所述電池組之間電連接有第一線路，所述控制電路與所述開關陣列之間電連接有第二線路。本實用新型借由光伏電池板之間開關的設置及通過逆變器控制電路的控制，可以改變光伏電池板之間的連接關系，能提高光電能量轉換的效率及提高輸出電功率。

圖1為電池板在無遮蓋物和有遮蓋物情況下太陽輻射強度與一天中各個時間點之間關系的曲線比較；圖2為本實用新型集成逆變器的太陽能收集器的電池組的可變互連狀態陣列圖；圖3為本實用新型集成逆變器的太陽能收集器的第一實施例結構示意圖；圖4為本實用新型集成逆變器的太陽能收集器的第二實施例結構示意圖。
具體實施方式
為便于對本實用新型的結構及達到的效果有進一步的了解，現舉較佳實施例詳細說明如下。如圖3所示，本實用新型集成逆變器的太陽能收集器包括有太陽能電池板1及與該太陽能電池板1電連接的逆變器2，該逆變器2能對太陽能電池板1進行功率調節及內部的互連狀態調節，且該逆變器2具有電源輸出端585。太陽能電池板1內設有多組相互電連接的電池組500、505、510、515、520、525，每一電池組包括有多數組光伏電池板，且各所述光伏電池板之間設有能使各光伏電池板呈串聯和/或并聯連接的開關。圖2所示為本實用新型集成逆變器的太陽能收集器的電池組400的可變互連狀態陣列圖，該圖中電池組400包括有四組光伏電池板。為了清晰起見，其他元件例如阻塞和旁路二極管和測量器件均沒有畫出。四組光伏電池板401、402、403和404組合成電池組400，電池組400帶有一對輸出終端正極450和負極460。光伏電池板可以通過多個開關連接，該開關可以是固態開關、空氣壓力開關或液態驅動開關)，其中光伏電池板401的負極與光伏電池板 402的正極之間設有開關410，光伏電池板402的負極與光伏電池板403的正極之間設有開關 411，光伏電池板403的負極與光伏電池板404的正極之間設有開關412，光伏電池板401的負極與光伏電池板402的負極之間設有開關420與421，光伏電池板402的負極與光伏電池板403的負極之間設有開關422與430，光伏電池板401的正極與光伏電池板402的正極之間設有開關423，光伏電池板402的正極與光伏電池板403的正極之間設有開關424與431，光伏電池板403的正極與光伏電池板404的正極之間設有開關425，光伏電池板402的負極通過開關421與開關440和開關425連接至光伏電池板404的正極。如果開關410、411、412閉合而其他所有開關都開啟時，四個光伏電池板便串聯在一起了 ；如果開關420、421、422、423、 424,425,430和431都閉合而其他所有開關都開啟，四個光伏電池板便是并聯連接；如果開關410、412、421、424、430和431閉合而其他所有開關都開啟時，便可以得到兩組串聯光伏電池板的并聯連接，即光伏電池板401與402串聯，光伏電池板403與404串聯，該兩組串聯的光伏電池板再并聯連接；如果開關420、421、422、423、424、425和440閉合而其他所有開關都開啟時，便可以得到兩組并聯的光伏電池板的串聯連接，即光伏電池板401與402并聯，光伏電池板403與404并聯，該兩組并聯的光伏電池板再串聯連接。開關的布局和光伏電池板的數量并不局限于以上例子，還可以延伸到更多的光伏電池板和更多的互連方式。還可以將電池組400中的光伏電池板和開關看作是擁有終端正極450和負極460的單個單元，能夠遞歸應用組成更多的組合，也就是說整個電池組400被看作是子器件，按照圖2中的光伏電池板 401,402,403及404的連接方式進行互連，組成更大的組合，如圖3與圖4所示。按照這種連接方式，能夠調整大量的光伏電池板，以優化能量轉換和太陽能系統每日工作時間。如圖3所示，由多個電池組500、505、510、515、520和525組成太陽能電池板1，本實用新型的逆變器2包括有功率調節器545及與功率調節器545電連接的控制電路560，太陽能電池板1通過電線540將產生的直流電傳輸到逆變器2的功率調節器550，功率調節器 550具有輸出端585。在本實施例中，僅示出了太陽能電池板包括6組電池組，顯然電池組可以多于或者小于6組。同時逆變器2的控制電路560通過另一組電線565電連接至太陽能電池板1，可控制各電池組之間的連接狀態及電池組內各光伏電池板間開關的通斷，即控制各光伏電池板之間的陣列狀態。在控制電路560和功率調節器545之間傳輸的逆變器功率負載條件和其他控制。逆變器通過輸出端585傳輸電功率。對于大型光伏陣列，一般都會產生三相交流電，在這種情況下，需要加入額外的配置。圖4所示為產生三相電功率的一個擴展系統。在該實施例中，逆變器2包括有三個功率調節器645、650、655，該三個功率調節器各具有輸出端685、690、695，且該三個功率調節器分別與控制電路660電連接，電池組600、605、610、615、620和625連接有開關陣列680， 并通過開關陣列680直接轉換為三相交流電，再分別通過傳輸線630、635和640傳輸給逆變器2的三個功率調節器645、650、655。每一個逆變器645、650和655將交流電傳輸到不同的相位，再連接到獨立的輸出端685、690和695。控制電路660通過線路665連接每一電池組，控制電路660與每一電池組之間電連接有第一線路665，控制電路660與開關陣列之間電連接有第二線路675，控制電路660通過第二線路675與第一線路665來改變電池組之間的連接狀態及電池組內各光伏電池板間開關的通斷，即控制各光伏電池板之間的陣列狀態，控制電路660能主動重構光伏電池板陣列以優化性能，還能提高系統效率。通過開關陣列680將6個電池組600、605、610、615、620和625中的電功率輸出到逆變器2的功率調節器 645,650 和 655 中。本實用新型中涉及的逆變器屬于市售產品，在此不做詳述。本實用新型借由光伏電池板之間開關的設置及通過逆變器控制電路的控制，可以改變光伏電池板之間的連接關系，能提高光電能量轉換的效率及提高輸出電功率。以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種集成逆變器的太陽能收集器，其特征在于，其包括有太陽能電池板及與該太陽能電池板電連接、并對該太陽能電池板進行功率調節及內部的互連狀態調節的逆變器，該逆變器具有電源輸出端，所述太陽能電池板內設有多組相互電連接的電池組。
2.如權利要求1所述的集成逆變器的太陽能收集器，其特征在于，每一所述電池組包括有多數組光伏電池板，且各所述光伏電池板之間設有能使各光伏電池板呈串聯和/或并聯連接的開關。
3.如權利要求2所述的集成逆變器的太陽能收集器，其特征在于，所述逆變器包括有功率調節器及與該功率調節器電連接的控制電路，所述太陽能電池板通過電線將產生的直流電傳輸到所述逆變器的功率調節器，所述功率調節器具有所述輸出端，所述逆變器的控制電路通過另一組電線電連接至所述太陽能電池板。
4.如權利要求2所述的集成逆變器的太陽能收集器，其特征在于，所述逆變器包括有控制電路及三個功率調節器，該三個功率調節器各具有輸出端，且該三個功率調節器分別與所述控制電路電連接，所述太陽能電池板的多組電池組連接有能將直流電轉換為三相交流電的開關陣列，所述陣列開關通過三個傳輸線分別與該三個功率調節器電連接。
5.如權利要求4所述的集成逆變器的太陽能收集器，其特征在于，所述控制電路與每一所述電池組之間電連接有第一線路，所述控制電路與所述開關陣列之間電連接有第二線路。
專利摘要本實用新型公開了一種集成逆變器的太陽能收集器，其包括有太陽能電池板及與該太陽能電池板電連接、并對該太陽能電池板進行功率調節及內部的互連狀態調節的逆變器，該逆變器具有電源輸出端，所述太陽能電池板內設有多組相互電連接的電池組。本實用新型借由光伏電池板之間開關的設置及通過逆變器控制電路的控制，可以改變光伏電池板之間的連接關系，能提高光電能量轉換的效率及提高輸出電功率。
文檔編號H02J7/00GK201985791SQ20112005543
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者蘇超, 顧共恩 申請人:武漢奧新科技有限公司