用于太阳能系统的附加的升压转换器 |
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| 申请号 | CN201310102896.X | 申请日 | 2013-03-27 | 公开(公告)号 | CN103368378A | 公开(公告)日 | 2013-10-23 |
| 申请人 | ABB公司; | 发明人 | 亚妮·坎加斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的一方面涉及用于 太阳能 系统的 升压转换器 模 块 。升压转换器模块包括输入 电极 （21,22）、输出电极（31,32）、连接在输入电极（21,22）和输出电极（31,32）间的升压转换器单元，输入电极（21,22）适于连接至供给输入直流 电压 （DCIN）的光伏设备，升压转换器单元适于将输入直流电压（DCIN）转换成高于输入直流电压（DCIN）的 输出电压 （VOUT）和将输出电压（VOUT）供给到输出电极（31,32）中。模块的特征在于，升压转换器模块包括最大功率点追踪（MPPT）单元，并且升压转换器模块还包括 基座 （11）和盖（12）、和位于基座（11）的和盖（12）的内表面上、用于将至少一根 导线 连接至输入电极（21,22）和输出电极（31,32）的输入连接装置（23,24）和输出连接装置（33,34）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于太阳能系统的升压转换器模块，所述升压转换器模块包括输入电极 |
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| 说明书全文 | 用于太阳能系统的附加的升压转换器技术领域[0001] 本发明涉及太阳能系统，并且更具体地涉及用于现有太阳能系统的附加设备。 背景技术[0002] 大型太阳能系统由连接至逆变器的诸如光伏电池之类的光伏设备的阵列组成。对单个光伏电池或者甚至对单个光伏电池的一部分的遮蔽使整个阵列以及太阳能系统的输出功率显著地下降。通过将阵列分成较小的阵列并且添加逆变器能够减轻该遮蔽问题，因为被遮蔽的光伏电池将降低较小阵列的输出功率。 [0003] 与上述布置相关联的问题中的一个是每当光伏电池被遮蔽时通过添加更多的逆变器以及更新光伏电池的布线系统来提高系统的效率是非常劳动密集且昂贵的。遮蔽可能是例如由新的建筑或生长的树造成的。 发明内容[0005] 本发明的第一方面是用于太阳能系统的升压转换器模块。该升压转换器模块包括输入电极、输出电极以及连接在输入电极和输出电极之间的升压转换器单元。输入电极适于连接至供给输入直流电压的光伏设备。升压转换器单元适于将输入直流电压转换成高于输入直流电压的输出电压并且将输出电压供给到输出电极中。升压转换器模块的特征在于其包括最大功率点追踪单元并且还包括基座和盖、以及输入连接装置和输出连接装置，所述输入连接装置和输出连接装置位于基座的和盖的内表面上、用于将至少一根导线连接至输入电极和输出电极。基座的和盖的内表面是当关闭盖时彼此压紧或邻近的表面。 [0006] 在实施方式中，升压转换器模块包括连接基座和盖的铰链，并且输入连接装置和/或输出连接装置适于当铰接的盖压到基座上时将引入到所述装置中的导线连接至升压转换器单元。 [0007] 在实施方式中，输入连接装置和/或输出连接装置包括压接装置，该压接装置用于当铰接的盖压到基座上时与引入到所述装置中的导线压接连接。 [0008] 在实施方式中，输入连接装置和/或输出连接装置包括连接针形件，该连接针形件用于当铰接的盖压到基座上时刺透绝缘体且与引入到所述装置中的导线连接。 [0009] 在实施方式中，升压转换器模块包括电缆切断器，该电缆切断器用于当铰接的盖压到基座上时切断引入到所述升压转换器模块中的导线。 [0010] 在实施方式中，升压转换器模块包括布置成仅由光伏设备供电。 [0011] 在实施方式中，输入连接装置和/或输出连接装置是连接器。 [0012] 在实施方式中，升压转换器模块还包括逆变器单元。 [0013] 在实施方式中，升压转换器模块还包括用于设置旁路电压的装置和当输入端的电压高于设置的旁路电压时用于绕过升压转换器单元的装置。 [0014] 在实施方式中，升压转换器模块还包括用于设置最大输出电压的装置。 [0015] 在实施方式中，升压转换器模块包括多对输入电极和用于联合输入电极以便将来自多个输入电极的输入功率组合成单个输入供给的装置。 [0016] 本发明的第二方面是太阳能系统，该太阳能系统包括光伏设备和逆变器。该系统的特征在于还包括根据本发明的第一方面的升压转换器模块。 [0017] 本发明的第三方面是用于将升压转换器模块安装至已安装的光伏设备系统的方法。该方法的特征在于，升压转换器模块包括基座和盖、以及基座和盖之间的输入连接装置和输出连接装置，其中，该方法包括如下步骤： [0018] ——将直流导线切成第一导线和第二导线， [0019] ——将第一导线引入到升压转换器模块的输入连接装置中， [0020] ——将第二导线引入到升压转换器模块的输出连接装置中，以及[0021] ——将升压转换器模块的盖压到升压转换器模块的基座上，以便将所述第一导线连接至升压转换器输入电极并且将所述第二导线连接至升压转换器输出电极。 [0022] 在实施方式中，通过将升压转换器模块的盖压到升压转换器模块的基座上，由升压转换器模块执行切断直流导线。 [0023] 本发明的第四方面是本发明的第一方面的升压转换器模块在太阳能系统中的使用。 [0025] 在下文中，将通过参考附图的优选实施方式更加详细地描述本发明，其中，[0026] 图1图示了盖打开时的升压转换器模块的示例；并且 [0027] 图2图示了安装至导线的升压转换器模块的示例。 具体实施方式[0028] 图1图示了升压转换器模块的实施方式。升压转换器模块包括基座11和盖12以及连接基座11和盖12的铰链51。铰链51能够实现打开和关闭盖12。在另一个实施方式中，能够存在多个铰链，或者可省略铰链，或者由用于将盖12与基座11对齐并且将其锁定于此的一些其它已知的装置来代替铰链。 [0029] 基座11包括输入端，该输入端具有两个用于来自光伏设备的直流电压（DC）的输入电极21、22。基座11还包括输出端，该输出端具有优选地与输入电极对置的两个用于直流电压或交流电压的输出电极31、32。在实施方式中，升压转换器模块可包括多对输入电极21、22和多对输出电极31、32。多个光伏设备或多个光伏设备阵列可连接至专用的输入端，以便在不同的条件下实现最佳的输出。升压转换器模块具有用于联合来自多个光伏设备的多个输入的装置，所述多个光伏设备根据每个输入中的输入直流电压DCIN是串联或并联的。升压转换器模块通过联合来自多个光伏设备的输入能够为逆变器设备提供至少一个充足的输出，即便是在条件不好时也是如此。在正常条件下，因为每个光伏设备为逆变器设备产生足量的功率，所以实际输出量可以与实际输入量相同。 [0030] 在实施方式中，升压转换器模块可以仅由连接至输入电极的光伏设备供电。在白天的正常条件下，光伏设备向升压转换器模块提供足够的功率以确保正常运转和希望的输出电压。在日落时，当来自光伏设备的输出功率的能量降低时，升压转换器模块使自身停机并且可使自身从系统断开。当太阳再次升起时，升压转换器模块使自身再次开动并且如果升压转换器模块是断开的那么可连接至系统。升压转换器模块与逆变器设备相比需要少得多的功率来开动，所以在逆变器设备开动时，升压转换器模块已经是适当地运行。日出时，光伏设备的功率当不足以用于逆变器设备时，能够用于对升压转换器模块加热和/或通风以使可能在夜间凝结至升压转换器模块的所有水蒸发。升压转换器模块仅当来自光伏设备的功率可用时才必须运行，所以其不需要其它电源。 [0031] 输入电极21、22和/或输出电极31、32根据要求以及将要安装有升压转换器模块的系统可具有不同的物理实现方式。例如，输入电极或输出电极可以是螺旋式端子、DC连接器、专用连接器、压接端子或电路板上成对的导体。优选地，输入电极和/或输出电极的物理实现方式使得能够通过关闭盖12将插入到输入电极或输出电极中的导线连接至升压转换器模块。在另一个实施方式中，输入电极和输出电极可以在盖12中。 [0032] 升压转换器模块包括连接在输入电极21、22和输出电极31、32之间的升压转换器单元。升压转换器单元优选地位于基座11或盖12中的电路板上。在正常运行模式中，升压控制器单元使电压从输入端至输出端升高，从而使得输出电压高于输入电压。在简单的实施方式中，升压转换器模块的输入电极21、22连接至升压控制器单元的输入端并且升压控制器单元的输出端连接至升压控制器模块的输出电极31、32。 [0033] 升压转换器模块可包括用于为升压转换器单元设置不同的电压阈值的装置。优选地，升压转换器模块至少包括用于设置旁路电压的装置41和当输入端的电压高于设置的旁路电压时用于绕过升压转换器单元的装置。优选地，升压转换器模块还包括用于设置最大输出电压的装置42。对用于设置电压阈值的装置的简单的实现方式是为每个电压使用专用的调整器41、42。也可以使用滑动开关、一组按钮或类似装置来替代调整器。在实施方式中，可以使用连接至计算机设备的通信端口来代替调整器，从而使得能够通过连接至升压转换器的例如计算机或手机进行设置。例如可以由串行的、并行的、以太网的或通用串行总线（USB）的端口来实现通信端口，或将通信端口补充至升压转换器模块的输入电极21、22或输出电极31、32。 [0034] 在实施方式中，升压转换器模块包括与升压转换器单元连接的最大功率点追踪（MPPT）单元。该MPPT单元和升压转换器单元能够一起从使用宽输入电压范围的光伏电池获取最大功率，以便例如为逆变器产生适当的输出。典型地，升压控制器输出端将连接至逆变器设备，但是在实施方式中，升压转换器模块还可包括用于产生小规模的AC功率的逆变器。 [0035] 基座11可包括一个或多个槽53或凹部，并且盖12能够包括例如为刀片的一个或多个切断器52。盖12的刀片52伸入基座11的槽53，并且当关闭盖12时，刀片和槽的组合适于切断刀片和槽之间的电导线。在实施方式中，盖12包括两个刀片52并且基座11包括两个用于刀片的槽53。当盖打开时，可引导升压转换器模块绕过导线。当盖关闭时，升压转换器模块内的导线在靠近输入电极和输出电极处都被切断，并且盖的关闭还将导线的切断端连接至输入电极和输出电极。 [0036] 升压转换器模块包括输入连接装置和输出连接装置，该输入连接装置和输出连接装置位于基座11的和盖12的外表面之间，优选地位于基座11的和盖12的内表面上、用于将导线连接至输入电极21、22和输出电极31、32。输入连接装置可包括输入电极21、22，并且输出连接装置可包括输出电极31、32。优选地，输入连接装置和输出连接装置位于基座11的和盖12的内表面上。在图1的实施方式中，盖包括作为输入连接装置的针形件23、24和作为输出连接装置的针形件33、34。当关闭盖12时，针形件刺透插入至输入电极和/或输出电极的导线的绝缘体并且将导线电连接至升压转换器模块。在实施方式中，输入连接装置和/或输出连接装置包括当基座11和盖12压在一起时用于与剥裂的导线端部压接连接的装置。在这种情况下，例如，输入电极21、22和输入连接装置23、24布置成用作压接器，从而使得当盖12压到基座11上时，使引入到输入电极21、22中的剥裂的导线端部变形。导线的变形将其固定于输入电极21、22并且产生从导线至升压转换器模块的电接触。输出端可具有类似的构造以用于将输出导线压接至输出电极31、32。 [0037] 图2图示了安装好的升压转换器模块，该升压转换器模块具有分别连接至输入电极和输出电极的输入直流电压DCIN导线和输出电压VOUT导线。升压转换器模块典型地安装至光伏电池和例如太阳能系统的逆变器之间的导线。在大型系统中，光伏电池典型地是阵列式的并且升压转换器模块可安装至两个光伏电池之间的导线。当安装升压转换器模块时，要安装有模块的导线被切成两根导线，第一导线和第二导线。在实施方式中，导线的切断可以由升压转换器模块的切断器来执行。 [0038] 接下来，将连接至光伏电池的第一导线的开口端放置到升压转换器模块的输入连接装置中。将例如连接至逆变器、负载或其它光伏电池的第二导线的开口端放置到升压转换器模块的输出连接装置中。当导线的开口端位于合适的位置中时，通过将升压转换器模块的盖压到升压转换器模块的基座上来关闭升压转换器模块的盖。盖的关闭将第一导线电连接至输入电极并且将第二导线电连接至输出电极并且还将导线以物理的方式连接至升压转换器模块。 [0039] 对于本领域的技术人员来说，显然伴随着技术的进步能够以各种方式实施本发明的构思。本发明及其实施方式不限制于上文所描述的示例，而是能够在权利要求的范围内进行改变。 |
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