[发明专利]增强的太阳能面板、流体传送系统和用于太阳能系统的相关过程

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年8月14日提交的名称为Distributed Maximum Power Point Tracking System Structure，and Process with Enhanced Solar Panel Coating，Cleaning and Cooling(分布式最大功率点跟踪系统结构以及使用增强的太阳能面板覆层、清洁和冷却的过程)的美国临时申请第61/234,181号的优先权，其以其整体通过对其的本引用并入本文。

本申请也是于2010年7月23日提交的名称为Distributed Maximum Power Point Tracking System，Structure and Process(分布式最大功率点跟踪系统、结构和过程)的美国申请第12,842,864号的部分继续申请并且要求其普遍地公开的材料的优先权，其以其整体通过对其的本引用并入本文。

发明领域

本发明大体上涉及功率逆变器系统的领域。更具体地，本发明涉及分布式功率系统结构、操作和控制，以及增强的逆变器系统、结构和过程。

发明背景

太阳能是清洁的可再生的能源，并且正在对于这个星球的未来越来越重要。来自太阳的能量使用光生伏打(PV)面板中的许多光生伏打电池通过光电效应被转化为电能。来自PV面板的功率是直流电(DC)，而目前的公用电网需要交流电(AC)功率。来自PV面板的直流功率必须被转化为具有合适的品质的交流功率，并且被注入电网中。太阳能逆变器实现这种任务。

将是有利的是，提供结构、系统和过程以改进功率逆变器的效率，例如用于太阳能面板系统的功率逆变器的效率。这样的发展将提供重要的技术进步。

为了最大化所得到的功率的量，大多数太阳能逆变器进行最大功率点跟踪(MPPT)算法。这些算法将PV面板的整个阵列作为单一的实体处理，求所有的PV面板的共同的平均值，优先选择最薄弱的链接。

因此，将也是有利的是，提供结构、系统和过程，以最大化任何太阳能PV系统的效率和收获能力，以为系统的所有者把握利润和最大回报。

目前参与分布式生成和可持续能量系统的直流能源的三个具体的实例是光生伏打(PV)面板、燃料电池组和具有多种化学的电池。这些直流能源是基本的“电池”的所有的串联连接和并联连接。这些电池全部以低的直流电压操作，范围在小于一伏特(对于PV电池)至三或四伏特(对于Li离子电池)。这些低电压不与现有的较高功率的系统良好地接口连接，所以电池被串联，以创建具有更高的终端电压的模块。并联的模块然后向逆变器供应增加的功率级，以用于转换为交流功率。

这些电池的长联串(string)具有许多复杂性。虽然目前的示例性的讨论集中于PV面板，但是其他的功率系统和设备经常被相似地实施以用于其他的直流功率的源。

当甚至PV阵列中的单一的电池被遮挡或变阴暗时问题发生。在被遮挡的电池中产生的光电流可以下降至其他的电池的约23.2％。被遮挡的电池被联串中的其余的电池反向偏压，同时电流继续流动经过被遮挡的电池，导致大的局部功率损耗。这种功率被转化为热，热进而降低面板的输出功率容量。旁路二极管通常被在每24个电池(可以在制造商之间变化)周围并联地放置，将被遮挡的电池中的反向偏压以及因此功率损耗限制为被周围的半面板产生的反向偏压和功率损耗。然而，来自该子联串的所有的功率都被损失，同时电流在旁路二极管中流动。此外，旁路二极管浪费来自整个联串电流的功率，其流动经过面板。整个联串的输出电压也被消极地影响，导致系统中的甚至更大的不平衡。

常规的模块MPP电流可以由于其他的原因成为不平衡的。联串中的PV面板永远没有相同的。因为串联联串中的每个PV面板被约束为传导与联串中的其他的PV面板相同的电流，所以最小效率的模块设置最大联串电流，由此将阵列的总体效率减少为该PV面板的效率。由于相似的原因，联串中的PV面板常规地被要求被以相同的取向安装，并且被要求具有相同的尺寸。这不总是可能的或期望的，例如由于美学的原因或其他的建筑学的原因。

在标准的太阳能电池阵列接线中，太阳能面板的多个串联联串被彼此并联地接线以增加功率。如果在这些并联的联串之间具有不平衡，那么电流从较高电势的联串向较低电势的联串流动，代替向逆变器的流动。如同匹配面板内的电池是重要的，匹配联串中的面板也是必需的，并且然后匹配联串，以为了从太阳能电池阵列的最大收获。如果环境条件发生小的波动，那么其可能对作为整体的系统具有大的影响。