光伏加热器制造技术

一光伏电池阵列、一个或以上的加热组件以及一最大功率点追踪电路，用以追踪所述光伏电池阵列的最大功率点，且将所述最大功率集中提供给所述加热组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳能领域，特别涉及一种以最大功率加热来改变入射阳光辐射条件的光伏阵列。
技术介绍
众所周知，在非电气太阳能加热面板中，水以流经吸收太阳辐射能量的加热管的方式被加热，在加热管内的自由流 动对于面板的优良性能是十分必要的。在寒冷的气候下，环境空气温度低于水的冰点以下，很可能会出现加热管中的水会结冰从而冻裂加热管的情况。因此，可以在低温条件下工作的、耐用的太阳能加热系统是很有必要的。美国专利第5，293，447号公开了一种以光伏阵列实施的电气太阳能加热系统，用以调整光伏阵列的电阻性负载或发电参数，以最大限度地提高电力传输效率。负载电阻以开关电路的方式进行调整，使得特定的加热组件或加热组件组合的电阻尽量调整到接近与最大功率点相关的目标电阻值。其缺点是每个负载电阻组件都有一分离电阻，使得它几乎不能实现与最大功率点相关的电阻值。因此，加热器不会在面板能产生的最大功率下工作，从而浪费了宝贵的太阳能。此外，必需的多个加热组件增加了成本和维护费用。因此，能以预定太阳辐射条件下的最大功率为现成的标准加热组件供电的光伏电池阵列是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术为一种可响应入射阳光辐射变化的光伏加热系统。根据本专利技术的理论，提供有一种可响应入射阳光福射强度波动的光伏加热器，包括(a) —光伏电池阵列；(b)至少一个主要加热组件；以及(c)最大功率点追踪电路，用以追踪所述光伏电池阵列的一最大功率点，且将所述最大功率集中提供给所述至少一个主要加热组件。根据本专利技术的进一步特征，该系统还包括一介质，例如水、油或空气，其中所述至少一个加热组件至少部分地浸入到所述介质中以便加热所述介质。根据本专利技术的进一步特征，该系统还包括一开关机构，用以可逆式连接所述加热组件与电网，及可逆式断开所述加热组件与所述光伏电池阵列。根据本专利技术的进一步特征，该系统还包括一辅助加热组件以及一电网开关，该电网开关用以可逆式连接所述辅助加热组件和一电能网，以便通过所述至少一个主要加热组件补充热量。根据本专利技术的进一步特征，该系统还包括一转换开关，与所述电网开关工作连接；所述转换开关用以当所述辅助加热组件与电能网连接时，可逆式断开所述主要加热组件与所述最大功率点追踪电路；从而将所述光伏加热器转换为传统加热器。本专利技术还提供有一种光伏加热方法，包括(a)追踪一光伏电池阵列的一最大功率点；(b)以所述最大功率充分驱动一加热组件。根据本专利技术的进一步特征，所述方法还包括将所述加热组件至少一部分浸入到一介质以便加热所述介质。本专利技术还提供有一种复合加热器系统，包括(a)—介质,用于被加热；(b)—太阳能加热组件，至少部分被浸入在所述介质中；(C) 一光伏动力系统，与所述太阳能加热组件工作连接，该光伏动力系统包括(i) 一光伏电池阵列，和(ii) 一最大功率点追踪电路，用以追踪所述光伏电池阵列的一最大功率点，并将所述功率提供给太阳能加热组件；(d)一电网供电加热组件，至少部分被浸入在介质中；以及(d)—电网开关，用于可逆式连接所述电网供电加热组件与一电能网。根据本专利技术的进一步特征，还包括(f) 一时间触发温度调节器，所述时间触发温度调节器用以在一可选时间开动所述电网开关，所述可选时间为所述介质的温度低于预设温度时，从而利用所述太阳能加热组件自动增加所述介质热量直到获得一所需温度。附图说明在此，仅以举例的方式，参照附图对本专利技术做出说明，其中 图I为本专利技术的光伏加热系统的块状示意 图2-3为太阳辐射分别为1000 ff/m2和600W/m2时，光伏阵列在工作中的电流-电压曲线和功率-电压曲线的组合 图4是用在本专利技术中的一个MPPT电路的典型拓扑 图5是图I中包含用于与电网连接的转换开关的光伏加热系统的块状示意 图6是光伏加热系统和电网同时工作时的光伏加热系统的块状示意 图7是可转换成传统电网加热系统的光伏加热系统的块状示意 图8是装配有时间温度调节器的、可转换成传统电网加热系统的光伏加热系统的块状示意 图9为用以在室内供能于一热辐射器的光伏加热系统的示意图。具体实施例方式本专利技术为一种可响应入射阳光辐射变化的光伏加热系统。具体的说，对于任何给定的入射太阳辐射，该光伏加热系统都动态地将光伏电池组的最大功率交付给电阻加热组件。本专利技术的工作原理和操作方法参照图纸和附图说明可以更容易理解。转到附图，图I所示为一个非限制光伏加热系统的优选实施例，概括的标识为20，包括光伏(PV)电池阵列2，最大功率点追踪(MPPT)电路3，在任何给定的太阳辐射下，MPPT电路3尽可能地从PV阵列2提取最大功率，转换连接最大功率点的电压为驱动电阻加热器21的驱动电压，电阻加热器21浸入在容器I内的介质Ia中。通常该介质为水，但是该介质也可以为一种不同的流体，例如空气和油，取决于系统20预期的应用。在实施例中有诸多加热组件21，从PV阵列2中获得的电力被分配给各个组件21，以便所有的组件21 —起由阵列2集中供电。图2所示为当入射太阳光辐射为1000W/m2时，一个典型光伏电池阵列工作中的I-V曲线A和P-V曲线B，图中，最大功率点用P-V曲线A上的点Pmax表示。与之相对的、该电池阵列工作中的点用I-V曲线B上的点Omax表示。Vmax为59伏特，Imax为22安培，当太阳辐射强度为1000W/m2时，PV阵列的最大功率可以推算出为Pm=59X22=1298W。当入射光辐射强度改变时，MPPT电路3汇集一组新的工作电压、工作电流与修正后的最大功率，该修正后的最大功率即为如图3所示的当太阳辐射强度变为600W/m2时的最大功率。该修正后的最大功率用P-V曲线A’上的点P’ max表示，该电池阵列的工作点，用I-V曲线B’上的点0’ _表示，Vmax为49伏特，Ifflax约为13. 5安培，进而可以推算出当太阳辐射强度为600W/m2时，PV阵列的最大功率为P， =49X13. 5=661. 5W。图4所示为一个MPPT电路3的典型拓扑，所述典型拓扑用以追踪最大功率点，将最大功率点相应的电压转为驱动电阻加热器21的驱动电压。MPPT电路3包括与处理器30实时连接的开关33，所述处理器30用以测量PV阵列2的输出电压和电流。在一个非限制典型实施例中，处理器30以脉冲宽度调制的方式改变开关33的占空比，使得MPPT电路3聚集一工作电压和工作电流以及PV电池阵列2的最大输出功率。开关33的以某一速度连通或断开，处理器30定义开关33的占空比从而定义驱动电阻加热器21的平均驱动电压。固定电阻的电阻加热器21按照公式PheatCT=U/Rteate定义输出功率。输出功率(Pteate)等于PV电池阵列2提供给加热器21的输入功率(Ppv)，即根据PV的工作电压和工作电流按照公式Ppv= VpvIpv定义的输入功率(Ppv)。MPPT电路3的输入阻抗根据公式Vpv=I pvRpv+>RpV=VpV/IpV定义或由I-V示意图定义，公式Ipv/Vpv =1/RPV分别表示图2和图3上的直线C和C’，可以找到最大功率点。开关33的占空比为各种不同的数值时，测出输出电压Vpv和输出电流Ipv，在以前使用的占空比值下，他们的产品与以前存储的光伏电池阵列IV产品进行测定和比较，直到找到占空比值最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：哈纳·阿什肯纳齐，
申请(专利权)人：美国EDS公司，
类型：发明
国别省市：