用于发电的太阳能系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于发电的太阳能系统，该系统包括一个或多个太阳能阵列模块，其中该一个或多个太阳能阵列模块各自包括多个太阳能电池以及一个高效的DC至DC功率转换器。该多个太阳能电池被排列成并联电连接的多个串联单元串，从而形成了十字矩阵的太阳能电池阵列，该矩阵允许电流绕过故障电池，由此改进该系统的性能。该功率转换器包括快速MOSFET晶体管，这些晶体管具有运行上恒定并且几乎为50%的工作周期。任选地，该功率转换器包括一个正传导垫和一个负传导垫，这些串联单元串各自单独连线到该正传导垫和负传导垫上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于发电的太阳能系统相关申请的交叉引用本申请根据35USC119(e)要求2010年I月23日提交的美国临时申请61/297，747的权益，将其通过引用以其全部内容结合在此。专利
本专利技术涉及一种太阳能发电装置并且更具体地涉及为了将太阳能阵列的电力产生最大化而改进的、具有十字网络构型的太阳能发电装置，其中这些太阳能电池通常被至少部分遮蔽。专利技术背景光伏电池被光伏用于多种应用中以产生方便的电力。典型地，单一的太阳能电池产生约0.5V的输出电压，而多个电池、典型地是硅基的电池，常规地被串联连接而提供更高的电压水平。参见图la，常规地将多个太阳能电池22串联连接而形成太阳能电池22的一个“串联单元”26，其中多个串联单元26可以串联地互连而形成一个串联单元串(string)28，以便在太阳能阵列模块20中获得所希望的输出电压。每个串联单元26可以包括一个或多个电池并且被一个旁路二极管25所保护，该旁路二极管是被加入来绕过局部问题，例如污物、阴天遮蔽、其他部分遮蔽或以其他方式无法工作的电池。串联连接的太阳能电池22遭遇以下缺点:a)太阳能电池22可能由于在一个或多个模块上的遮蔽和/或累积的污物而遭受至少部分的光遮挡。在部分被遮蔽的电池中产生的电功率大大减小。该电池产生的电流与光强度的降低成比例地减小。旁路二极管25能够使电流流动但不能补偿由所绕过的串联单元26损失的功率。典型地，二极管25上的电压降是约0.25V。b)典型地，太阳能阵列模块20对于可能在另一个太阳能阵列模块20中形成的反向击穿电压是敏感的。二极管27防止了该太阳能阵列模块的击穿。二极管27还防止了太阳能阵列模块的输出短路。c)太阳能电池22之间的不等同性也导致了功率损失。在一个不例性安排中，对于额定的30伏特娃太阳能阵列模块发电系统,将约60个电池串联连接而产生30伏特的输出。通常，将多个旁路二极管置于多组电池上，例如每个二极管5-20个电池而不是每个电池一个旁路二极管，以降低成本。与旁路二极管串联连接的电池已被证明在许多光伏应用中是有效的。还参见图lb，这是一个示意性框图，示出了在常规的太阳能模块20的输出保护串联二极管上的电压降。此外:Vout=Vp-Vds (2)其中Vrat是该模块产生的总电压，包括了在串联二极管27上的电压降。这个电压降可能是模块附加功率损失的原因。实际上，使用两个串联电连接的二极管以便避免二极管击穿电压。如果一个串联单元26中的电池因任何原因出现故障，则由整个串联单元26产生的功率受损失。该模块产生的功率计算如下:权利要求1.一种用于发电的太阳能系统，其特征在于，该系统包括一个或多个太阳能阵列模块，其中所述一个或多个太阳能阵列模块各自包括: a.多个太阳能电池， 其中将预设数目的所述太阳能电池进行串联电连接而形成一个串联单元串，以促使所述串联单元串产生第一输出电压水平； 其中将预设数目的所述串联单元串进行并联电连接而形成所述太阳能电池的一个阵列，以促使所述太阳能电池的所述阵列产生第一输出功率水平； 其中在每个所述 串联单元串中，所述串联单元串之一的至少一个选定的太阳能电池还并联地电连接至所有其他串联单元串的对应的太阳能电池上，以形成太阳能电池的一个十字矩阵阵列；并且 其中所述太阳能电池的十字矩阵阵列允许电流绕过故障电池，由此改进该系统的性能；以及 b.一个高效的DC至DC功率转换器，该功率转换器被电连接至所述太阳能电池的十字矩阵阵列上，所述功率转换器被配置成将所述第一输出电压水平升高至高于所述第一输出电压水平的第二输出电压水平， 其中所述第一输出电压水平不足以满足预定的工作电压水平要求。2.如权利要求1所述的系统，其中，在每个所述串联单元串中，每个太阳能电池还并联地电连接至所有其他串联单元串的对应的太阳能电池上，以形成所述太阳能电池的十字矩阵阵列。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二输出电压水平基本上足以满足所述预定的工作电压水平要求。4.如权利要求1所述的系统，其中，每个所述串联单元串由相同数目的所述串联电连接的太阳能电池组成。5.如权利要求1所述的系统，其中所述功率转换器包括多个快速MOSFET晶体管，用于交替地将一个变压器的初级线圈中的相反侧连接到一个DC源上，并且其中所述这些快速MOSFET晶体管的运行工作周期是恒定的并且略小于50%。6.如权利要求1所述的系统，其中将预设数目的太阳能阵列模块进行串联电连接而形成一个太阳能阵列模块串，其中所述太阳能阵列模块的阵列产生了第三输出电压水平。7.如权利要求6所述的系统，其中，所述第三输出电压水平基本上足以满足所述预定的工作电压水平要求。8.如权利要求6所述的系统，其中将预设数目的所述太阳能阵列模块串进行并联电连接而形成一个太阳能阵列模块的阵列，其中所述太阳能阵列模块的阵列产生了第三输出功率水平。9.如权利要求8所述的系统，其中，所述第三输出功率水平基本上足以满足预定的工作功率水平要求。10.如权利要求1所述的系统，其中所述功率转换器包括: a.一个平面变压器，该平面变压器包括: .1.一个铁磁内芯，其中在所述铁磁内芯的相反末端处形成了两个窗口开口 ；.11.一个初级线圈；ii 一个次级线圈； iv.输入线圈导线；以及 V.输出线圈导线； b.一个输入印刷电路，其中在所述印刷电路板中形成了多个接收孔，从而有助于直接电连接到所述输入线圈导线上；以及 c.一个输出印刷电路，其中在所述输出印刷电路中形成了多个接收孔，从而有助于直接电连接至所述输出线圈导线上，其中所述输入印刷电路和所述输出印刷电路对应地布置在所述铁磁内芯的所述窗口开口处，以便由此使从所述初级线圈和所述次级线圈相应地到所述输入印刷电路和所述输出印刷电路的布线长度最小化。11.如权利要求1所述的系统，其中，每个所述太阳能阵列模块进一步包括一个次级的、低功率的太阳能电池阵列，用于启动所述DC至DC功率转换器。12.如权利要求1所述的系统，其中所述功率转换器包括一个正传导垫和一个负传导垫，并且其中每个所述串联单元串单独地连线到所述正传导垫和所述负传导垫上。13.一种用于发电的太阳能系统，其特征在于，该系统包括一个或多个太阳能阵列模块，其中所述一个或多个太阳能阵列模块各自包括: a.多个太阳能电池， 其中将预设数目的所述太阳能电池进行串联电连接而形成一个串联单元串，以促进所述串联单元串产生第一输出电压水平；并且 其中将预设数目的所述串联单元串进行并联电连接而形成所述太阳能电池的一个阵列，以促进所述太阳能电池的所述阵列产生第一输出功率水平；以及 b.一个高效的DC至DC功率转换器，该功率转换器被电连接至所述太阳能电池的十字矩阵阵列上，所述功率转换器被配置成将所述第一输出电压水平升高至高于所述第一输出电压水平的第二输出电压水平， 其中所述第一输出电压水平不足以满足预定的工作电压水平要求；并且 其中每个所述太阳能阵列模块进一 步包括一个次级的、低功率的太阳能电池阵列，用于启动所述DC至DC功率转换器。专利摘要本技术涉及一种用于发电的太阳能系统，该系统包括一个或多个太阳能阵列模块，其中该一个或多个太阳能阵列模块各自包括多个太阳能电池以及一个高效的DC至DC功率转本文档来自技高网...

【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：鲍里斯·瓦特马凯尔，
申请(专利权)人：索拉瓦特有限公司，
类型：
国别省市：