[发明专利]整合模块功率调节系统

说明书

技术领域

本公开的主题大体涉及光伏(PV)系统，且更特别地涉及将太阳能模块、换流器和框架(frame)整合到共用机架(rack)结构内的系统和方法。

背景技术

在美国，几乎所有的电气系统都接地以减轻雷电、线路电涌或者与高压线意外接触的影响。大多数PV系统包括带有金属框架和金属装配机架的模块，这些模块处于在该处它们经受雷击的例如屋顶的暴露位置，或者定位成靠近在大风等的情况下可与PV阵列接触的高压传输线。

在典型PV阵列中的模块具有常常被阳极化的铝框架。与草案2010-NEC具有相同要求且管理PV系统安装的2008国家电气规程(NEC)要求暴露的金属表面接地。对于可产生高达600伏(V)电压的dc模块串(string)，存在必须确切满足的特殊的dc配线和接地要求。PV层状件的绝缘材料的失效可允许该框架被加压到高达600 V dc。

根据NEC和保险商实验室(UL)标准1703，要求PV系统的安装者将每个模块框架接地。必须使用重型(例如，至少#10规格)铜线和能切入到框架内的10-32的螺钉来满足这种模块间接地。甚至对于具有阳极化表面的框架，要求额外保证。在这种情况下，垫圈/连接器用于切入到金属框架内且提供最佳的电接触。这些过程要求用于安装的额外构件且要求相当水平的努力来安装装配支架(bracket)和接地线。

还必须根据NEC来解决接地连续性。最早的NEC要求使首先进行接地连接且最后中断该接地连接成为必需。并非所有的安装遵循该准则。NEC还指出在无可靠接地就位的情况下绝不可连接电路导体。接地故障中断(GFI)在此情形下不能防止电击。

当前，采用微换流器的商业系统通常仍要求设备接地，意思是具有金属框架和金属装配系统的所有模块必须通过低电阻路径连接到共同的接地。使用要求使用金属叠接、接线片、穿透(penetrating)垫圈和线的过程来进行这种模块间接地连接。所有这些方法要求在安装时进行接地连接且通常要求存在有经验的电工。PV模块安装的电气构件现为最大的单一成本。与PV模块的安装相关联的大部分成本为现场电工的费用。

AC模块在太阳能发电产业中具有不断增加的重要性。每个太阳能电气模块当地DC到AC转换具有对于住宅太阳能发电系统的某些优点。这些优点包括但不限于可用性、高能量产出，简单互连等。太阳能AC模块的大部分实施涉及微换流器与太阳能电气模块的互连。微换流器装配到横杆(rail)上且DC-DC缆线用于在一些安装中实施该连接。通过在微换流器上的输出电缆并行地进行AC连接。在其它安装中，通过将微换流器栓接到太阳能电气模块的框架上而将微换流器直接附连到太阳能电气模块上；且以相同方式进行电气互连。前述安装技术并未导致对通常要求接线盒来容纳DC配线的太阳能电气模块系统的物理改变；且旁路二极管依然就位。微换流器高达1/3的成本包括金属壳/散热器、配线和连接器。

鉴于前文描述，可有利地提供用于通过整合通常与系统的单个构件相关联的某些机械和电气功能来以降低安装成本的方式整合太阳能模块、换流器和支承框架的系统和方法。系统和方法应当为负责机械安装的屋顶承包商提供简单的器件以在不要求电工的情况下完成在模块之间的电气连接。

发明内容

简而言之，根据一个实施例，一种设备包括第一太阳能模块支承框架，其包括整合于其中的微换流器连接器和多个即插即用电气连接器，其中第一太阳能模块支承框架被配置成接纳太阳能电气模块和微换流器且输送电功率到即插即用连接器。

根据另一实施例，一种设备包括：

多个太阳能模块支承框架；

微换流器，其与各太阳能模块支承框架整合；以及

与各太阳能模块支承框架整合的多个即插即用电气连接器，其中多个太阳能模块支承框架经由即插即用电气连接器而串行连接在一起以通过经由多个太阳能模块支承框架即插即用电气连接器而连接在一起的多个太阳能电气模块和对应微换流器输送电功率。

根据又一实施例，一种设备包括：

太阳能模块机架；以及

装配于太阳能模块机架中的多个太阳能模块支承框架，各太阳能模块支承框架包括整合于其中的微换流器连接器和多个即插即用电气连接器，其中多个太阳能模块支承框架经由对应的多个即插即用电气连接器串行连接在一起以通过装配于多个太阳能模块支承框架中的多个太阳能电气模块和对应微换流器来输送电功率。

附图说明

当参看附图阅读本发明的以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：