[发明专利]使用DC电源的分布式功率收集系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是由相同的发明人于2007年12月4日提交的未决的美国申请11/950,271的部分继续申请。

背景

1．发明领域

本发明的领域通常涉及来自分布式直流（DC）电源的电力生产，且更具体地涉及以串联安装的分布式DC电源的管理。

2．相关技术

对再生能源的最近增加的兴趣导致对用于能量的分布式生成的系统，例如光伏电池（PV）、燃料电池、电池组（例如，用于混合汽车）等，的增加的研究。考虑到各种参数，例如电压/电流要求、操作条件、可靠性、安全、成本等，提出了用于将这些电源连接到负载的各种拓扑。例如，这些源中的大多数可提供低电压输出（对于一个电池通常是几伏，或对于串联连接的电池是几十伏），所以它们中的很多需要被串联连接以实现所需的操作电压。相反，串联连接可能未能提供所需的电流，所以串联连接的几个串需要被并联连接以提供所需的电流。

也是已知的是，来自这些源中的每一个的电力生成可取决于制造、操作和环境条件。例如，在制造中的各种不一致性可能使两个相同的源提供不同的输出特性。类似地，两个相同的源可能对操作和/或环境条件例如负载、温度等不同地起反应。在实际设备中，不同的源也可能经受不同的环境条件，例如在太阳能设备中，一些电池板可暴露于充足的阳光，而其它电池板可被遮蔽，从而提供不同的功率输出。在多电池设备中，一些电池可不同地老化，从而提供不同的功率输出。虽然这些问题和本发明的方面所提供的解决方案可适用于任何分布式电力系统，但是下面的讨论致力于太阳能，以便通过具体的例子提供更好的理解。

鉴于上述内容，用于将多个DC电源连接到负载的新近提出的拓扑也有助于在安装期间和安装之后容易地测试和操作验证。

简要概述

根据本发明的方面，提供了包括输入端子和输出端子的功率变换器。功率变换器可操作以将输入端子处的输入功率变换成输出端子处的输出功率。控制器可适合于控制功率变换器的功率变换。温度传感器可适合于测量功率变换器的环境中的温度。温度传感器连接到控制器的输入。控制器可配置成输入来自温度传感器的温度信号，并基于温度信号来调节输入功率。输入端子可适合于连接到光伏电池板。功率变换器可操作以将在输入端子处从光伏电池板接收的输入功率变换成在输出端子处的输出功率。在功率变换器的操作期间，控制回路可根据预定标准设置输入端子处的输入电压和/或输入电流，预定标准包括基于作为来自温度传感器的输入的温度信号的温度标准。预定标准可规定基于作为来自温度传感器的输入的温度信号来最大化输入功率，而不需要完全关闭功率变换器和完全停止输入功率到输出功率的变换。

根据本发明的另外的方面，提供了包括功率变换器的分布式电力系统。功率变换器可操作以将输入端子处的输入功率变换成输出端子处的输出功率。控制器可适合于控制功率变换器的功率变换。温度传感器可适合于测量功率变换器中的或在功率变换器的环境中的温度。温度传感器连接到控制器的输入。控制器可配置成输入来自温度传感器的温度信号，并基于温度信号来调节输入功率。输入端子可适合于连接到光伏电池板。功率变换器可操作以将在输入端子处从光伏电池板接收的输入功率变换成在输出端子处的输出功率。分布式电力系统可包括负载，负载包括负载输入端子和负载输出端子。负载输入端子可配置成接收来自功率变换器的功率。负载可以是逆变器或直流（DC）到DC功率变换器。

根据另外的方面，可提供用于维持分布式电力系统的可靠性的方法，分布式电力系统包括具有输入端子和输出端子的功率变换器。输入功率可在输入端子处被接收。输入功率可以变换为在输出端子处的输出功率。温度可以在功率变换器中或在功率变换器的环境中被测量。温度信号可以是响应于温度的输入。可通过基于温度信号调节输入功率来控制功率变换。输入端子可适合于连接到光伏电池板并接收来自光伏电池板的功率。输入功率到输出功率的功率变换可被控制，以便根据预定标准通过设置输入端子处的输入电压或输入电流来最大化输入功率。预定标准之一可配置成基于响应于温度的温度信号来减小输入功率。输入功率的调节减小输入电压和/或输入电流，从而降低功率变换器的温度。该调节不包括功率变换器的完全关闭和完全停止输入功率到输出功率的变换。

附图的简要说明

在本文中仅通过举例方式参考附图描述本发明，其中：

图1示出使用DC电源的常规集中式功率收集系统。

图2示出DC源的一个串联串的电流相对于电压的特征曲线。

图3示出根据本发明的方面的、使用DC电源的分布式功率收集系统。