中的功率路径，使得选择的子阵列由选择的功率路径连接为并联，以便在所述采集能量输出节点处产生低电压，并且交替地，所述系统的选择的子阵列由选择的功率路径连接为串联，以便产生是所述低电压的至少十倍大的高电压。
2.根据权利要求1所述的系统，其中每个母线行具有由所述母线管理电路中的一些母线管理电路以菊花链方式耦合的相应多个母线组分段，并且 其中每个母线列具有由所述母线管理电路中的一些母线管理电路以菊花链方式耦合的相应多个母线组分段， 每个母线组分段具有相应多个母线导体。
3.根据权利要求2所述的系统，其中每个母线管理电路耦合到四个邻近母线组分段，并且能够被编程为使以下项交替地彼此连接和断开:(a)来自所述四个邻近母线组分段中的一个母线组分段的母线导体以及(b)来自所述四个邻近母线组分段中的另一个母线组分段的母线导体。
4.根据权利要求1所述的系统，其中每个所述功率管理电路具有耦合在所述母线管理电路的所述功率输入和所述电力网之间的dc-dc转换器。
5.根据权利要求1所述的系统，其中每个子阵列中的所述电池中的一些是多结电池，其中每个多结电池具有多个结，其中所述结中的每一个或者所述结中的至少一个子集独立地耦合到与所述多结电池关联的多结功率管理器电路，所述系统进一步包括 电力系统控制器，所述电力系统控制器将低性能子阵列的所述功率管理电路编程为以下项中的一项:(a)响应于来自与每个所述子阵列中的多结电池关联的多结功率管理器电路的、指示所述子阵列中的多结电池的低性能的信号，将所述子阵列从所述电力网断开，以及(b)当所述多结功率管理器电路包括dc-dc升压转换器时，将所述低性能子阵列通过所述升压转换器连接到所述电力网， 其中所述控制器将高性能子阵列的所述功率管理电路编程为响应于来自与每个所述子阵列中的多结电池关联的多结功率管理电路的、指示所述子阵列中的多结电池的高性能的信号，将所述子阵列连接到所述电力网。
6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括: 通信网，所述功率管理电路和母线管理电路的所述通信接口耦合到所述通信网；以及 电力系统控制器，将经由所述通信网，对所述功率和母线管理电路编程，以在所述采集能量输出节点处设定所述高电压或者所述低电压。
7.根据权利要求1所述的系统，其中每个所述子阵列由光电池构成，每个所述光电池具有面积小于五(5)平方毫米的活性或者光检测区域，并且其中每个所述子阵列具有至少一千个光电池并且将产生在I伏特dc和1000伏特dc之间。
8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括电容性耦合到子阵列功率节点的通信带解码器，用于对来自由所述子阵列检测到的信号的信息或者数据解码，其中所述信息或者数据由照射所述子阵列的远程光源嵌入。
9.一种动态可重配置能量采集光伏(PV)系统，包括: 多个PV能量采集子阵列，其中每个子阵列包括 多结PV电池的组，每个所述多结PV电池具有优化为通过吸收多种不同波长的光来产生电的多个光电池结，以及 多个功率管理电路，每个功率管理电路与所述多结PV电池中的相应一个或者多个关联和耦合；以及 电力网，每个所述功率管理电路的功率输出耦合到所述电力网， 其中组成多结PV电池的所述多个光电池结的每个或者多个子集耦合到与该多结PV电池或者多个多结电池关联的所述功率管理电路的单独输入端口，其中由组成关联的所述一个或多个多结PV电池的所有所述光电池结采集的所有能量通过所述功率管理电路的所述输出端口被提供到所述网。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述功率管理电路将自动地检测组成关联的所述多结PV电池的哪一个或多个所述光电池结正在产生最低功率，并且作为响应以预定模式操作。
11.根据权利要求10所述的系统，其中在所述预定模式中，产生所述最低功率的所述光电池结变为从所述输出端口断开。
12.根据权利要求9所述的系统，其中所述功率管理电路将自动地检测组成关联的所述多结PV电池的哪一个或多个所述光电池结正在产生最高功率，并且作为响应以预定模式操作。
13.根据权利要求12所述的系统，其中在所述预定模式中，仅产生所述最高功率的所述光电池结变为与所述输出端口串联连接。
14.根据权利要求9所述的系统，其中每个所述功率管理电路包括通信接口，通过所述通信接口能够对所述功率管理电路编程以便以如下方式之一连接组成与所述功率管理电路关联的多结PV电池的所述光电池结:(a)全部与彼此并联、(b)全部与彼此串联或者(c)并联连接和串联连接的组合。
15.根据权利要求14所述的系统，进一步包括电力系统控制器，响应于确定能量采集是基于入射在所述多结PV电池上的太阳光，所述电力系统控制器将对每个所述功率管理电路发信号，以将所述功率管理电路的光电池结与彼此串联连接。
16.根据权利要求14所述的系统，进一步包括电力系统控制器，响应于确定能量采集是基于诸如激光或者非相干光束之类的光束而不是太阳光，所述电力系统控制器将对所述功率管理电路的选择的子集发信号以用预定模式操作，所述光束主要入射在与所述选择的子集关联的所述多结PV电池上。
17.一种用于操作能量采集光伏(PV)系统的方法，所述能量采集光伏系统具有能量采集子阵列、电池功率管理电路、子阵列功率管理电路以及可编程电力网，该方法包括: a)从分别与所述系统中的多个子阵列关联的多个电池功率管理电路分别接收多个性能指示，其中每个子阵列具有耦合到相应子阵列功率管理电路的功率输出节点对； b)对低性能子阵列的所述功率管理电路发信号以从电力网断开那些子阵列； c)对高性能子阵列的所述功率管理电路发信号以将那些子阵列连接到所述电力网； d)对母线管理电路发信号，以用于基于接收的所述性能指示形成从连接的所述子阵列到所述系统的采集能量输出节点对的电流路径以及用于保持预定的系统输出电压或者系统输出功率电平， 重复a)到d)以便当存在改变的照射时，保持所述预定的系统输出电压或者功率电平，所述改变的照射如按照b)和c)那样导致哪个所述子阵列连接到所述电力网的改变。
18.根据权利要求17所述的方法，其中从所述电池功率管理电路接收所述性能指示以及对所述功率管理电路和所述母线管理电路发信号由卫星或者航空器EPS控制器执行。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述子阵列中的至少一个具有多结PV电池，所述方法进一步包括与多结PV电池关联的所述电池功率管理电路基于已经检测到所述多结PV电池中的各个结的相对功率或者电流电平，自配置所述电池功率管理电路的电流路径开关。
【专利摘要】一种光伏(PV)系统由子阵列构成，每个子阵列具有电连接到彼此的PV电池的组。用于每个子阵列的功率管理电路具有通信接口并且用于使子阵列与可编程电力网连接或者断开。电力网具有母线行和母线列。母线管理电路定位于母线列和母线行的相应结处，并且通过该母线管理电路的通信接口可编程，以连接或者断开网中的功率路径。因此，所选择的子阵列由所选择的功率路径连接为并联以便产生低系统电压，并且交替地，连接为串联以便产生是低电压的至少十倍大的高系统电压。
【IPC分类】G05F1-10
【公开号】CN104781744
【申请号】CN201380044386
【发明人】M·奥坎丹, G·N·尼尔森
【申请人】桑迪亚公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2013年8月30日
【公告号】EP2891187A2, US20140060616, WO2014036446A2, WO2014036446A3