[发明专利]光伏加热器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能领域，特别涉及一种以最大功率加热来改变入射阳光辐射条件的光伏阵列。

背景技术

众所周知，在非电气太阳能加热面板中，水以流经吸收太阳辐射能量的加热管的方式被加热，在加热管内的自由流动对于面板的优良性能是十分必要的。在寒冷的气候下，环境空气温度低于水的冰点以下，很可能会出现加热管中的水会结冰从而冻裂加热管的情况。因此，可以在低温条件下工作的、耐用的太阳能加热系统是很有必要的。

美国专利第5,293,447号公开了一种以光伏阵列实施的电气太阳能加热系统，用以调整光伏阵列的电阻性负载或发电参数，以最大限度地提高电力传输效率。负载电阻以开关电路的方式进行调整，使得特定的加热组件或加热组件组合的电阻尽量调整到接近与最大功率点相关的目标电阻值。其缺点是每个负载电阻组件都有一分离电阻，使得它几乎不能实现与最大功率点相关的电阻值。因此，加热器不会在面板能产生的最大功率下工作，从而浪费了宝贵的太阳能。此外，必需的多个加热组件增加了成本和维护费用。

因此，能以预定太阳辐射条件下的最大功率为现成的标准加热组件供电的光伏电池阵列是很有必要的。

发明内容

本发明为一种可响应入射阳光辐射变化的光伏加热系统。根据本发明的理论，提供有一种可响应入射阳光辐射强度波动的光伏加热器，包括：（a）一光伏电池阵列；(b)至少一个主要加热组件；以及(c)最大功率点追踪电路，用以追踪所述光伏电池阵列的一最大功率点，且将所述最大功率集中提供给所述至少一个主要加热组件。

根据本发明的进一步特征，该系统还包括一介质，例如水、油或空气，其中所述至少一个加热组件至少部分地浸入到所述介质中以便加热所述介质。

根据本发明的进一步特征，该系统还包括一开关机构，用以可逆式连接所述加热组件与电网，及可逆式断开所述加热组件与所述光伏电池阵列。

根据本发明的进一步特征，该系统还包括一辅助加热组件以及一电网开关，该电网开关用以可逆式连接所述辅助加热组件和一电能网，以便通过所述至少一个主要加热组件补充热量。

根据本发明的进一步特征，该系统还包括一转换开关，与所述电网开关工作连接；所述转换开关用以：当所述辅助加热组件与电能网连接时，可逆式断开所述主要加热组件与所述最大功率点追踪电路；从而将所述光伏加热器转换为传统加热器。

本发明还提供有一种光伏加热方法，包括：（a）追踪一光伏电池阵列的一最大功率点；（b）以所述最大功率充分驱动一加热组件。

根据本发明的进一步特征，所述方法还包括将所述加热组件至少一部分浸入到一介质以便加热所述介质。

本发明还提供有一种复合加热器系统，包括：（a）一介质，用于被加热；（b）一太阳能加热组件，至少部分被浸入在所述介质中；（c）一光伏动力系统，与所述太阳能加热组件工作连接，该光伏动力系统包括：(i) 一光伏电池阵列，和(ii) 一最大功率点追踪电路，用以追踪所述光伏电池阵列的一最大功率点，并将所述功率提供给太阳能加热组件；（d）一电网供电加热组件，至少部分被浸入在介质中；以及（d）一电网开关，用于可逆式连接所述电网供电加热组件与一电能网。

根据本发明的进一步特征，还包括：（f）一时间触发温度调节器，所述时间触发温度调节器用以在一可选时间开动所述电网开关，所述可选时间为所述介质的温度低于预设温度时，从而利用所述太阳能加热组件自动增加所述介质热量直到获得一所需温度。

附图说明

在此，仅以举例的方式，参照附图对本发明做出说明，其中：

图1为本发明的光伏加热系统的块状示意图；

图2-3为太阳辐射分别为1000 W/m² 和600W/m²时，光伏阵列在工作中的电流-电压曲线和功率-电压曲线的组合图；

图4是用在本发明中的一个MPPT电路的典型拓扑图；

图5是图1中包含用于与电网连接的转换开关的光伏加热系统的块状示意图；

图6是光伏加热系统和电网同时工作时的光伏加热系统的块状示意图；

图7是可转换成传统电网加热系统的光伏加热系统的块状示意图；

图8是装配有时间温度调节器的、可转换成传统电网加热系统的光伏加热系统的块状示意图；

图9为用以在室内供能于一热辐射器的光伏加热系统的示意图。

具体实施方式