多维最大功率点跟踪制造技术

一种光伏(PV)发电系统包括多个PV跟踪器单元，每个PV跟踪器单元具有：一个PV面板，该PV面板带有多个连接成用于输出电力的PV发电机，以及用于对该PV面板进行定位的一个致动器。一个多跟踪器控制单元与该多个PV跟踪器单元相通信，该跟踪器控制单元监测这些PV面板的输出电力，并且依据所监测的输出电力控制以下两者：(i)该输出电力的功率转换，以及(ii)这些PV跟踪器单元的这些致动器，以便对该多个PV跟踪器单元的功率输出进行优化。

【技术实现步骤摘要】
多维最大功率点跟踪本申请要求于2011年9月6日提交的美国专利申请号61/531,538的权益和优先权，其内容通过引用结合于此。
技术介绍
本披露涉及使用或者聚光或者非聚光光伏单元的太阳能系统。
技术实现思路
根据一个示例实施例，提供了一种最大功率点跟踪器控制器，该最大功率点跟踪器控制器被配置成用于跟踪一个太阳能收集器模块的一个或多个子部分的定向，以获得最大太阳辐射捕获，同时针对所述一个或多个子部分中的每一个控制直流工作电压。根据一个示例的是一种光伏(PV)发电系统，该系统包括多个光伏跟踪器单元，每个光伏跟踪器单元具有：一个光伏面板，该光伏面板带有多个连接成用于输出电力的光伏发电机，以及用于对该光伏面板进行定位的一个致动器。一个多跟踪器控制单元与该多个光伏跟踪器单元相通信，该跟踪器控制单元监测这些光伏面板的输出电力，并且依据所监测的输出电力对以下两者进行控制：(i)该输出电力的功率转换，以及(ii)这些光伏跟踪器单元的这些致动器，以便对该多个光伏跟踪器单元的功率输出进行优化。根据一个示例的是一种用于控制多个光伏跟踪器单元的跟踪器控制单元，该多个光伏控制器单元各自具有至少一个光伏面板，该光伏面板带有多个连接成用于输出电力的光伏发电机，以及用于对该光伏面板进行定位的一个致动器，该跟踪器控制单元被配置成用于监测这些光伏面板的输出电力并且依据所监测的输出电力对以下两者进行控制：(i)该输出电力的功率转换，以及(ii)这些光伏跟踪器单元的这些致动器，以便对该多个光伏跟踪器单元的功率输出进行优化。附图说明图1是根据一个示例实施例的光伏太阳能发电系统的框图图解；图2是根据一个示例实施例的用于图1的系统中的跟踪器支持模块的框图图解；图3是根据一个示例实施例的用于图1的系统中的多跟踪器控制单元的框图图解；图4是根据一个进一步的示例实施例的光伏太阳能发电系统的框图图解；图5A、图6A、图7A及图8A是电流到电压的图解，并且图5B、图6B、图7B及图8B是角谱(angularacceptance)的图解，示出了图4的太阳能发电系统的校准；图9是一个流程图，展示了图4的太阳能发电系统的校准；图10是根据一个进一步的示例实施例的应用于图1的系统中的多跟踪器控制单元的框图图解；图11是根据一个进一步的示例实施例的光伏太阳能发电系统的框图图解；图12是根据一个示例实施例的用于图11的系统中的多跟踪器控制单元的方框图图解；图13是根据一个示例性实施例的用于图11的系统中的跟踪器支持模块的框图图解；图14是根据另一个示例实施例的光伏太阳能发电系统的框图图解；图15是根据一个示例性实施例的用于图14的系统中的跟踪器支持模块的框图图解；以及图16是根据一个示例实施例的用于图14的系统中的多跟踪器控制单元的框图图解。具体实施方式图1展示了根据一个示例实施例包括多个光伏(光伏)跟踪单元102(1)-102(N)(每个跟踪单元一般被称为光伏跟踪单元102或102(j)，其中1<＝j<＝N)的太阳能发电系统100。在图1所示的实施例中，系统100包括四个跟踪单元102，但是该系统可以包括多于或少于四个跟踪单元102。系统100可以是一个独立的系统或是集成到更大的发电厂中的一个子系统。在一些实施例中，这些跟踪器单元102(1)-102(N)中的一些或全部可以由一个跟踪器支持构件116固定到一个安装在地面上的公共框架上，如在国际申请号PCT/IB2012/052723中描述的。每个跟踪器单元102包括一个双轴线跟踪器面板104，该面板被致动器108安装到该跟踪器支持构件116上。在一个示例实施例中，该致动器108包括一对驱动电动机和一个电枢，以便绕两个轴线(例如仰角和方位角)枢转该跟踪器面板104，以在下面描述的方式跟踪太阳的位置。还可以使用其他的驱动配置，例如该致动器108可以仅包括单个电动机，用齿轮传动该电动机以每次绕一个轴线枢转该跟踪器面板104。该跟踪器面板104包括用于将太阳能转换成电力的一个光伏发电机106阵列。在至少一些示例实施例中，光伏发电机106是聚光光伏模块，每一个聚光光伏模块都包括一个聚光光学组件(如在美国专利号7,873,257中所述的导光太阳能电池板)用于将入射太阳光线集中到一个光伏电池或接收器上。通过举例的方式，该聚光光学组件可以包括透镜、反射器、导波管和其他影响光的元件。每个跟踪器单元102包括一个跟踪器支持模块110，该跟踪器支持模块包括用于对来自该单元的光伏发电机106的功率输出进行DC-DC转换或DC-AC逆变的电子设备，并且还驱动致动器108的这个或这些电动机。在每个跟踪器单元102内，这些光伏发电机106可以串联或并联连接或是串联与并联连接的组合，以便为跟踪器支持模块110提供一个集体功率信号。该跟踪器支持模块110被连接以向一个系统电源总线114输出功率。单独的跟踪器单元102(1)-102(N)可以以串联或并联连接或以其组合的方式连接到该系统电源总线114上。该系统100包括一个多跟踪器控制单元112，该多控制器控制单元由一个或多个通信链路118连接，以便与这些跟踪器单元102(1)-102(N)的这些跟踪器支持模块110进行信息交换。在一个示例实施例中，多跟踪器控制单元112是一个特定用途集成电路(ASIC)，其正如在下面更详细地解释的，被配置成用于支持针对这些跟踪器单元102(1)-102(N)的并行的最大功率点跟踪(MPPT)并且支持针对这些跟踪器单元102(1)-102(N)的并行的机械跟踪控制。参照图2，现在将更详细地解释每个跟踪器支持模块110的跟踪器支持电子设备。在至少一些示例实施例中，每个跟踪器支持模块110物理上靠近其对应的跟踪器单元102，例如组成支持模块110的电子设备可以位于一个或多个电路板上，该一个或多个电路板位于一个或多个防风雨的外壳之内或物理地固定到该支持部件116或该跟踪器单元102的其他部分上的盒子之内。该跟踪器支持模块110包括电动机驱动器200、通信控制器204和功率转换控制器206。功率转换控制器206可以包括一个整流器和DC/DC转换器208，用于将从光伏发电机106中接收到的一个可变的非恒定电流和一个非恒定电压转换成一个恒定电压或恒定电流信号，以用于供给该电源总线114。可替代地，该功率转换控制器可以包括一个DC-AC逆变器210，用于将从光伏发电机106中接收到的该直流信号转换成交流信号，以用于供给该电源总线114。在一个示例实施例中，该功率转换模块206通过通信控制器204和通信链路118与该多跟踪器控制单元112交换信号。具体地，该功率转换模块206在链路118上将表示其输出功率的信号(其例如可以是表示输出电流(I)和电压(V)的信号)发送到该多跟踪器控制单元112并且接收从该多跟踪器控制单元112回来的MPPT控制信号，这些控制信号控制其操作来执行MPPT功率转换。电动机驱动器200被配置成用于感测该跟踪器面板104的位置并且控制跟踪器面板致动器108的这个或这些驱动电动机的操作。在一个示例实施例中，该跟踪器面板致动器108包括用于向该电动机驱动器200提供位置信息的两个初始位置开关。在示例实施例中，该电动机驱动器200通过通信控制器204本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏(PV)发电系统，包括：多个PV跟踪器单元，每个PV跟踪器单元包括：至少一个PV面板，该PV面板包括多个连接成用于输出电力的PV发电机；以及一个致动器，该致动器用于对该至少一个PV面板进行定位；与该多个PV跟踪器单元通信的一个多跟踪器控制单元，该跟踪器控制单元监测这些PV面板的输出电力并且依据所监测的输出电力对以下两者进行控制：(i)该输出电力的功率转换，以及(ii)这些PV跟踪器单元的这些致动器，以便对该多个PV跟踪器单元的功率输出进行优化。

【技术特征摘要】
2012.09.06 US 13/605,0311.一种光伏发电系统，包括：多个光伏跟踪器单元，每个光伏跟踪器单元包括：至少一个光伏面板，该光伏面板包括多个连接成用于输出电力的光伏发电机；以及一个致动器，该致动器用于对该至少一个光伏面板在两个轴线上进行定位；串联连接的至少两个光伏面板；与该多个光伏跟踪器单元通信的一个多跟踪器控制单元，该多跟踪器控制单元监测这些串联连接的光伏面板的输出电力并且依据所监测的输出电力对以下两者进行控制：(i)该输出电力的功率转换，以及(ii)这些光伏跟踪器单元的这些致动器，以便对该多个光伏跟踪器单元的功率输出进行优化，多跟踪器控制单元，被配置成用于执行一个校准例程，在此过程中，依据来自其上的输出电力为每个光伏面板计算一个校准后的轨迹，其中所述校准例程包括：沿着该光伏面板的一个预定运动轨迹针对多个光伏面板样本位置获取校准数据，其中为每个光伏面板样本位置获取校准数据包括当该光伏面板定向被改变时监测来自该光伏面板的电力输出，以确定在该光伏面板样本位置处所监测的电力输出被优化的定向；并且依据该校准数据调整该预定的轨迹以得出所校准的轨迹。2.如权利要求1所述的光伏发电系统，其中，该多跟踪器控制单元包括一个单芯片集成电路，该单芯片集成电路控制该功率转换以及这些光伏跟踪器单元的这些致动器两者以便对该多个光伏跟踪器单元的功率输出进行优化。3.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，该单芯片集成电路包括多个处理器内核，该多个处理器内核包括的数个处理器内核各自与一个对应的光伏跟踪器单元相关联并且执行对来自其上的电力的功率转换进行控制的运算。4.如权利要求3所述的光伏发电系统，其中，执行对该功率转换进行控制的运算的这些处理器内核被配置成用于对它们所关联的光伏跟踪器单元执行最大功率点跟踪。5.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，对于每个光伏跟踪器单元，该单芯片集成电路包括执行该功率转换的片上DC-DC转换器和DC-AC逆变器之一或双方。6.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，该单芯片集成电路包括以下两者之一或双方：(i)一个DC/DC转换器，用于调节这些光伏跟踪器单元中的多个的电压或电流；以及(ii)一个DC/AC逆变器，用于将从这些光伏跟踪器单元中的多个上接收到的直流信号转换成交流信号以用于供给一个电源总线。7.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，每个光伏跟踪器单元包括一个DC/DC转换器，用于调节该光伏跟踪器单元的电压或电流；并且该单芯片集成电路包括一个DC/AC逆变器，用于将从这些光伏跟踪器单元中的多个上接收到的直流信号转换成交流信号以用于供给一个电源总线。8.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，与一个光伏跟踪器单元相关联的每个处理器内核控制其关联的光伏跟踪器单元的致动器的一个轨迹。9.如权利要求8所述的光伏发电系统，其中，该单芯片集成电路包括用于驱动这些光伏跟踪器单元的这些致动器的多个片上电动机驱动器电路。10.如权利要求1所述的光伏发电系统，其中，这些光伏跟踪器单元各自包括一个关联的跟踪器支持电路，该跟踪器支持电路通过一个或多个通信链路与该多跟踪器控制单元进行通信，每个跟踪器支持电路包括用于驱动所关联的光伏跟踪器单元的致动器的一个电动机驱动器、以及一个功率转换电路，该功率转换电路包括一个DC-DC转换器或一个DC-AC逆变器，该电动机驱动器以及该功率转换电路在从该多跟踪器控制单元接收到的信号的控制下运行。11.如权利要求10所述的光伏发电系统，其中，该一个或多个通信链路包括一个电力线通信链路。12.如权利要求1所述的光伏发电系统，其中，该多跟踪器控制单元包括在一个公共衬底上携带的一个芯片集中的多个处理器内核，这些处理器内核共同地控制该功率转换以及这些光伏跟踪器单元的这些致动器两者以便对该多个光伏跟踪器单元的功率输出进行优化。13.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：达诺山·巴拉克安德斯瓦兰，迈克尔·辛克莱尔，
申请(专利权)人：摩根阳光公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA