[发明专利]用于光伏面板和/或风力涡轮机的矩阵连接设备

说明书

技术领域

本发明涉及光伏或风力涡轮机能量源发电机领域，更具体而言，本发明涉及用于将单向能量源（即，交流电（AC）或直流电（DC）并且通常具有相同的极性的能量源）连接到电源转换器的连接装置。

背景技术

用于向各种负载供电或用于将功率注入到电网或电力网络的太阳能的应用变得越来越普遍。在小型或中型装置（通常小于数百瓦）中，应用通过单个光伏面板或通过设置为并列的多个光伏面板供电的单个转换器大部分时间是足够的。

然而，对于更大功率的或组合的装置，即，包括光伏面板和风力涡轮机两者的装置，如图3的方框图中所示，光伏面板阵列1和2以及风力涡轮机3连接到各自的转换器4、5、6，该转换器4、5、6连接到供电网或连接到公共负载7。但是，该配置存在缺点。由于转换器的效率是消耗功率的函数，因此当日照或风力条件低时所述效率较差。类似地，由于转换器需要至少某一最小量的功率来启动，它们在低日照或低风力下不可能启动，因此，需要在该条件下向负载供电时必须应用替代能源或中间存储。这导致装置相对复杂并因此成本高且体积庞大。

发明内容

本发明的目的在于通过提出一种用于将单向能源连接到电源转换器的连接装置以减少上述缺点，该连接装置使每个转换器的效率最大且便于在低日照或低风力的条件下启动转换器。通过设置在n个单向能量源和用于向公共负载供电的至少n+1个电源转换器之间的矩阵连接设备来实现该目的，该装置的特征在于装置其包括：

·n个矩阵开关单元，每个矩阵开关单元包括n个连接开关、第一单向能量源出口、第二单向能量源出口，以及以此类推到第n单向能量源出口，n个连接开关具有连接在一起的n个连接开关的出口并且具有连接到所述单向能量源的n个出口的n个连接开关的n个入口，第一单向能量源出口连接到每个矩阵开关单元的每个第一开关，第二单向能量源出口连接到每个矩阵开关单元的每个第二开关，第n单向能量源出口连接到每个矩阵开关单元的每个第n开关；

·至少一个附加开关单元，该附加开关单元包括n个开关，n个开关具有连接在一起的n个开关的出口并且具有连接到所述单向能量源各自的n个出口的n个开关的n个入口；以及

·监测和控制电路，该监测和控制电路用于根据每个所述单向能量源可用功率来启动或不启动所述电源转换器，然后根据由每个所述电源转换器中消耗的功率保持其开启或使其不工作。

因此，通过该矩阵连接，可根据影响每个能量源（例如，可以是光伏面板或风力涡轮机或两者的组合）的日照或风力条件依次或同时启动转换器。然后，一旦它们被启动，转换器根据日照或风力条件的变化和用于向负载供电的转换器消耗的功率保持断开或关闭。

本发明的矩阵连接设备进一步包括用于短路每个所述单向能量源的出口的n个短路开关，从而使得能够测量所述可用功率，或实际上可进一步包括与所述n个单向能量源相关联配置的n个功率传感器，以使得能够测量所述可用功率。根据能量源的类型，所述功率传感器可由日照传感器或由用于测量风速的传感器形成。

优选地，每个开关包括与用于保护其不受电压冲击和不受电流冲击的保护电路相关联的绝缘栅双极晶体管（IGBT）或金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），或实际上每个开关仅包括机电组件。

附图说明

通过非限制指示给出的以下说明书和参照附图使得本发明的特征和优点显得更加清楚，其中：

图1示出了实现本发明的矩阵连接设备的太阳能装置的实施方案；

图2示出了使其可以通过3个光伏面板向3个转换器供电的各个步骤的流程图；以及

图3是太阳能/风力装置组合的现有技术的示例。

具体实施方式

图1概略地示出了其中的多个光伏面板PV1、PV2至PVn连接到对应的用于向共同负载10（应用）供电的多个电源转换器C1、C2至Cn的太阳能装置。根据负载的性质，这些电源转换器可以是直流到直流（DC/DC）转换器或直流到交流（DC/AC）转换器。通过说明的方式自然地提及该具有n个光伏面板的能量转换装置，且基于单向能量源的其他类型的任何其他装置是可能的。