[发明专利]激光照射下光伏阵列背板热电阵列连接架构的确定方法

说明书

本发明公开了激光照射下光伏阵列背板热电阵列连接架构的确定方法，属于激光无线电能传输的技术领域。本发明从不均匀温升分布对热电阵列输出功率的影响出发，以各串联支路热电模块开路电压值之和相等且串联支路中各热电模块的开路电压值差异最小为目标优化光伏阵列背板热电阵列的SP架构，以各并联支路热电模块短路电流值之和相等且并联支路中各热电模块的短路电流值差异最小为目标优化光伏阵列背板热电阵列TCT架构，最后以输出功率最大的优化架构为光伏阵列背板热电阵列的最优连接架构，降低不均匀的温升分布对热电阵列输出功率造成的影响，从而获得较高的输出功率。

技术领域

本发明公开了激光照射下光伏阵列背板热电阵列连接架构的确定方法，属于激光无线电能传输的技术领域。

背景技术

由于有线能量的传输具有局限性，无线能量传输得到了越来越广泛的应用，而激光无线能量传输具有传输距离远、定向性好的优点，因此适合于对无人机、坦克、车辆等快速移动目标进行非接触充电。激光无线能量传输的系统结构框图如图1所示。

光伏电池是激光接收端的重要组成部分，其构成材料种类很多，有多晶硅、单晶硅、砷化镓等许多其它种类的材料。然而，各种材料的光伏电池在常用激光波段的效率都较低(如图2所示)以及激光与物质存在的热效应共同导致了激光接收端的光电转换效率较低。激光接收端的光电转换效率大约只有20％～30％，其中，大部分的能量都以热能的形式散失了，这大幅降低了激光无线电能传输系统的供能效率。

由于激光光束的能量密度按高斯分布，光伏电池板的温升也按高斯分布，因此，各温差不同的热电模块输出特性也不同。如果将输出特性差异较大的各热电模块简单串并联会使得热电阵列存在较大的功率损耗，从而降低了热电阵列的热电转换效率。因此，可以通过改变热电阵列的电气连接架构，降低不均匀的温度分布对阵列输出功率造成的影响，从而使阵列输出最大的功率。

常用的连接架构如串并联(series-parallel,SP)结构(如图3(a)所示)、完全交叉联结(totally-cross-tied,TCT)结构(如图3(b)所示)多应用于光伏电池的连接架构中，然而对于热电阵列尤其是在激光照射下光伏电池板背板的热电阵列的连接架构研究很少。本申请旨在以光伏阵列常用的SP和TCT连接架构为基础，研究能够提高在激光照射下光伏电池板背板热电阵列效率的连接架构。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了激光照射下光伏阵列背板热电阵列连接架构的确定方法，从不均匀温升分布对热电阵列输出功率的影响出发，实现了激光照射下光伏电池板背板热电阵列最优连接架构的确定，解决了目前缺乏对激光照射下光伏电池板背板热电阵列连接架构的研究这一技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

激光照射下光伏阵列背板热电阵列连接架构的确定方法，

确定热电阵列的温度分布；

根据热电阵列的温度分布并采用SP连接架构连接热电模块以形成光伏阵列背板热电阵列的SP架构，以各串联支路热电模块开路电压值之和相等且串联支路中各热电模块的开路电压值差异最小为目标优化光伏阵列背板热电阵列的SP架构；

根据热电阵列的温度分布并采用TCT连接构架连接热电模块以形成光伏阵列背板热电阵列的TCT架构，以各并联支路热电模块短路电流值之和相等且并联支路中各热电模块的短路电流值差异最小为目标优化光伏阵列背板热电阵列的TCT架构；

比较热电阵列在优化后SP架构下输出的最大功率、热电阵列在优化后TCT结构下输出的最大功率，选取最大功率值高的优化架构为光伏阵列背板热电阵列的连接架构。