[發明專利]增強的太陽能面板、流體傳送系統和用于太陽能系統的相關過程

有效

• 申請號: 201080046328.7
• 申請日: 2010-08-12
• 公開（公告）號: CN102574166A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 羅納德·M·紐道爾;阿吉爾·E·謝弗
• 申請（專利權）人: 紐道爾企業有限責任公司
• 主分類號: B08B3/02
• 分類號: B08B3/02
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;鄭霞

相關申請的交叉引用

本申請要求于2009年8月14日提交的名稱為Distributed?Maximum?Power?Point?Tracking?System?Structure，and?Process?with?Enhanced?Solar?Panel?Coating，Cleaning?and?Cooling(分布式最大功率點跟蹤系統結構以及使用增強的太陽能面板覆層、清潔和冷卻的過程)的美國臨時申請第61/234,181號的優先權，其以其整體通過對其的本引用并入本文。

本申請也是于2010年7月23日提交的名稱為Distributed?Maximum?Power?Point?Tracking?System，Structure?and?Process(分布式最大功率點跟蹤系統、結構和過程)的美國申請第12,842,864號的部分繼續申請并且要求其普遍地公開的材料的優先權，其以其整體通過對其的本引用并入本文。

發明領域

本發明大體上涉及功率逆變器系統的領域。更具體地，本發明涉及分布式功率系統結構、操作和控制，以及增強的逆變器系統、結構和過程。

發明背景

太陽能是清潔的可再生的能源，并且正在對于這個星球的未來越來越重要。來自太陽的能量使用光生伏打(PV)面板中的許多光生伏打電池通過光電效應被轉化為電能。來自PV面板的功率是直流電(DC)，而目前的公用電網需要交流電(AC)功率。來自PV面板的直流功率必須被轉化為具有合適的品質的交流功率，并且被注入電網中。太陽能逆變器實現這種任務。

將是有利的是，提供結構、系統和過程以改進功率逆變器的效率，例如用于太陽能面板系統的功率逆變器的效率。這樣的發展將提供重要的技術進步。

為了最大化所得到的功率的量，大多數太陽能逆變器進行最大功率點跟蹤(MPPT)算法。這些算法將PV面板的整個陣列作為單一的實體處理，求所有的PV面板的共同的平均值，優先選擇最薄弱的鏈接。

因此，將也是有利的是，提供結構、系統和過程，以最大化任何太陽能PV系統的效率和收獲能力，以為系統的所有者把握利潤和最大回報。

目前參與分布式生成和可持續能量系統的直流能源的三個具體的實例是光生伏打(PV)面板、燃料電池組和具有多種化學的電池。這些直流能源是基本的“電池”的所有的串聯連接和并聯連接。這些電池全部以低的直流電壓操作，范圍在小于一伏特(對于PV電池)至三或四伏特(對于Li離子電池)。這些低電壓不與現有的較高功率的系統良好地接口連接，所以電池被串聯，以創建具有更高的終端電壓的模塊。并聯的模塊然后向逆變器供應增加的功率級，以用于轉換為交流功率。

這些電池的長聯串(string)具有許多復雜性。雖然目前的示例性的討論集中于PV面板，但是其他的功率系統和設備經常被相似地實施以用于其他的直流功率的源。

當甚至PV陣列中的單一的電池被遮擋或變陰暗時問題發生。在被遮擋的電池中產生的光電流可以下降至其他的電池的約23.2％。被遮擋的電池被聯串中的其余的電池反向偏壓，同時電流繼續流動經過被遮擋的電池，導致大的局部功率損耗。這種功率被轉化為熱，熱進而降低面板的輸出功率容量。旁路二極管通常被在每24個電池(可以在制造商之間變化)周圍并聯地放置，將被遮擋的電池中的反向偏壓以及因此功率損耗限制為被周圍的半面板產生的反向偏壓和功率損耗。然而，來自該子聯串的所有的功率都被損失，同時電流在旁路二極管中流動。此外，旁路二極管浪費來自整個聯串電流的功率，其流動經過面板。整個聯串的輸出電壓也被消極地影響，導致系統中的甚至更大的不平衡。

常規的模塊MPP電流可以由于其他的原因成為不平衡的。聯串中的PV面板永遠沒有相同的。因為串聯聯串中的每個PV面板被約束為傳導與聯串中的其他的PV面板相同的電流，所以最小效率的模塊設置最大聯串電流，由此將陣列的總體效率減少為該PV面板的效率。由于相似的原因，聯串中的PV面板常規地被要求被以相同的取向安裝，并且被要求具有相同的尺寸。這不總是可能的或期望的，例如由于美學的原因或其他的建筑學的原因。

在標準的太陽能電池陣列接線中，太陽能面板的多個串聯聯串被彼此并聯地接線以增加功率。如果在這些并聯的聯串之間具有不平衡，那么電流從較高電勢的聯串向較低電勢的聯串流動，代替向逆變器的流動。如同匹配面板內的電池是重要的，匹配聯串中的面板也是必需的，并且然后匹配聯串，以為了從太陽能電池陣列的最大收獲。如果環境條件發生小的波動，那么其可能對作為整體的系統具有大的影響。