集成的太阳能电池板的制作方法_4

文档序号:9650722阅读:来源:国知局
兹或60赫兹的纯正弦波形发生器535由控制器360进行控制。此外, 频率校正和滤波电路590可从升压变压器530接收交流功率,并且可将经校正和滤波的交 流功率输出到太阳能电池板500的保护电路515。保护电路515提供电涌和烙断保护,并且 可由控制器360进行控制和监测。
[0084] 此外,太阳能电池板500具有交流禪连开关555,其配置成将来自交流输入插口 330的交流功率与由太阳能电池板500产生的交流电网等效功率禪连,使得来自交流输入 插口 330和太阳能电池板500的同步交流功率禪连到一起W便从交流输出插口 390输出。 交流禪连开关555可由控制器360结合电网频率、振幅、功率相位检测同步器和频率复用收 发器525加W控制。 第二示例忡太阳能由術板配晉
[0085] 图6示出根据本公开示例性实施例的第二示例性太阳能电池板配置的框图。太阳 能电池板配置600表示包括多个太阳能电池板600a至6(K)n的太阳能电池板配置,所述多 个太阳能电池板600a至60化W菊花链方式连接在一起并禪连到电网并入系统640W形成 太阳能电池板配置600,其中n是大于或等于1的整数。电网并入系统640监测由电网产 生的输入交流功率112,W确定电网是否保持稳定产生所述输入交流功率112。当电网并入 系统640确定电网出现故障时,电网并入系统640指令电池组620将经转换的交流功率660 提供给多个太阳能电池板610a至61化。因此,当电网发生故障时,电网系统640给多个太 阳能电池板610a至61化提供备用电源。
[0086] 电网系统640包括电池组620、继电器开关630、直流到交流转换器680和、功率 信号传感器650。太阳能电池板配置600与太阳能电池板100、多个太阳能电池板IOOa至 lOOn、太阳能电池板300、太阳能电池板400、太阳能电池板500、和太阳能电池板配置200分 享许多相似的特征;因此,仅进一步详细论述太阳能电池板配置600与太阳能电池板100、 多个太阳能电池板IOOa至I〇化、太阳能电池板300、太阳能电池板400、太阳能电池板500、W及太阳能电池板配置200之间的差异。
[0087] 在实施例中,多个太阳能电池板610a至61化可包括具有较大容量的较大太阳能 电池板W便捕获太阳能并将所捕获的太阳能转换成可被存储在电池组620内的直流功率。 当电网并入系统640并入电网时,电网并入系统640可自动地将多个太阳能电池板610a至 61化链接到输入交流功率112。当电网并入系统640不再并入电网时,电网并入系统640 还可自动地将经转换的交流功率660提供给多个太阳能电池板610a至61化,使得输入交流 功率112不再可用于多个太阳能电池板610a至61化。 阳08引在实施例中,多个太阳能电池板610a至61化的每个可关于电网状态而被更新。例 如,当电网出现故障时,多个太阳能电池板6IOa至61化可经由通过电网的交流功率线传送 的信号而被更新。
[0089] 在另一个实施例中,电网并入系统640可控制经转换的交流功率660,使得存储在 电池组620内的直流功率不从经转换的交流功率660的使用而被耗尽。例如,所述电网并 入系统640可从最大容量回拨经转换的交流功率660的使用W节省存储在电池组620内的 直流功率。
[0090] 电网并入系统640包括继电器开关630。当电网出现故障并且不再将输入交流功 率112提供给电网并入系统640时,继电器开关630变换到打开状态(逻辑0)下,使得电 网并入系统640可从电网基本上断开。电网并入系统640立即指令直流到交流转换器680 转换存储在电池组620内的直流功率W便开始给多个太阳能电池面板610a至61化提供经 转换的交流功率660,从而代替不再供应给电网并入系统640的输入交流功率112。经转换 的交流功率660可包括功率信号特性,在电网断开之前所述功率信号特性已经与包括在输 入交流功率112内的功率信号特性同步。例如,经转换的交流功率660可包括的频率、相 位、振幅、电压和/或电流基本上类似于输入交流功率112的频率、相位、振幅、电压和/或 电流。其结果是,多个太阳能电池板610a至61化不能识别到电网已经出现故障W及不再 将输入交流功率112提供给电网并入系统640。
[0091] 在电网出现故障之后,功率信号传感器650继续感测在继电器开关630故障侧上 的功率信号特性。例如,功率信号传感器650继续感测在继电器开关630故障侧上的电压、 电流、频率、和/或相位。当电网开始恢复之后,功率信号传感器650识别出在继电器开关 630故障侧上的功率信号特性已开始显示所述电网即将恢复。当电网稳定时,电网并入系 统640开始调节经转换的交流功率660的功率信号特性,W便变成基本上等同于由功率信 号传感器650所感测到的输入交流功率112的功率信号特性。例如,电网并入系统640将 经转换的交流功率660同步,W使经转换的交流功率660的频率、相位、振幅、电压和/或电 流变成基本上等同于由功率信号传感器650所感测到的输入交流功率112的频率、相位、振 幅、电压和/或电流。
[0092] 在经转换的交流功率660的功率信号特性基本等同于输入交流功率112的功率信 号特性之后,电网并入系统640将继电器开关630变换到闭合位置(逻辑1)。多个太阳能 电池板610a至61化不再通过经转换的交流功率660运行,而是通过由电网提供的输入交 流功率112运行。 无线太阳能由術板配晉
[0093] 图7示出无线太阳能电池板配置700。无线太阳能电池板配置700包括客户端 710、网络720、和太阳能电池板730。
[0094] 一或多个客户端710可经由网络720连接到一个或多个太阳能电池板730。客户 端710可W是包括至少一个处理器、至少一个存储器、和至少一个网络接口的装置。例如, 客户端可在个人计算机、处理计算机、个人数字助理、智能电话、移动电话、游戏控制台、机 顶盒等等上实现。 阳0巧]在实施例中,客户端710可经由网络720与太阳能电池板730通信。网络720包括 一个或多个网络,诸如因特网。在本发明的一些实施例中,网络720可包括一个或多个广域 网(WAN)或局域网(LAN)。网络720可利用一项或多项网络技术,诸如W太网、快速W太网、 千兆位W太网、虚拟专用网(VPN)、远程VPN访问、IE邸802. 11标准的变型(诸如Wi-Fi) 和类似物。经由网络720的通信使用一项或多项网络通信协议进行,所述协议包括可靠流 协议诸如传输控制协议(TCP)。运些示例是示例性的而非意旨限制本发明。
[0096] 太阳能电池板730包括控制器360。控制器360可W是如上所述的任何类型的处 理(或计算)设备。例如,控制器360可W是工作站、移动设备、计算机、计算机集群、机顶 盒、或其它计算设备。在实施例中,多个模块可W在同一个计算设备上实现。运样的计算设 备可W包括软件、固件、硬件、或其组合。软件可包括在操作系统上的一个或多个应用程序。 硬件可包括但不限于处理器、存储器、和/或图形用户界面显示器。
[0097] 在实施例中,客户端710可经由网络720与太阳能电池板730进行通信,W指令所 述太阳能电池板730基于一天中的时间采取适当的行动。例如,客户端710可与太阳能电 池板730进行通信,W指令太阳能电池板730在一天中不能接受到太阳光的时间期间通过 由电网提供的输入交流功率对其电池进行充电。在另一示例中,客户端710可经由网络720 与太阳能电池板730进行通信,W指令所述太阳能电池板730在公用高峰时段期间W包括 在太阳能电池板730中的内部电池提供的直流功率操作。在运样的示例中,客户端710可 与太阳能电池板730通信W便当在非高峰时段期间从由太阳能电池板730所捕获的太阳能 对其内部电池充电,而太阳能电池板730依赖于由电网提供的输入交流功率。然后,客户端 710可与太阳能电池板730通信,在高峰时段期间当电网压力大时通过其充电后的内部电 池运行。在另一个实施例中,客户端710可经由网络720与太阳能电池板730通信,W接收 所述太阳能电池板730的状态更新。 阳09引在实施例中,太阳能电池板730可包括GPS。客户端710可经由网络720与太阳能 电池板730通信W便调节太阳能电池板730,W使太阳能电池板730可WW最大化由太阳 能电池板730所捕获太阳能的角度面向太阳。客户端710可分析经由网络720提供给客户 端710的太阳能电池板730的坐标。基于提供给客户端710的太阳能电池板730的GPS坐 标,客户端可调节太阳能电池板730W便W最大化由太阳能电池板730所捕获太阳能的角 度面向太阳。
[0099] 在实施例中,太阳能电池板730包括构建于太阳能电池板730的背板内的倾斜机 构。倾斜机构可包括步进马达,当客户端710基于太阳能电池板730的GPS坐标调节太阳 能电池板730时,步进马达调节太阳能电池板730使其W最大化由太阳能电池板730所捕 获太阳能的角度面向太阳。
[0100] 在实施例中,客户端710可经由网络720远程地控制太阳能电池板730的输出交 流功率。客户端710可回拨太阳能电池板730的输出交流功率,运样在太阳能电池板730 的电池组内存储的直流功率不被耗尽。 阳101 ] 在实施例中,客户端710可经由网络720获取关于太阳能电池板730的信息,其可 包括但不限于太阳能电池板730产生的能量、太阳能电池板730消耗的能量、太阳能电池板 730的倾斜度、太阳能电池板730的角度,太阳能电池板730的GPS坐标和/或可经由网络 720传送到客户端710的有关太阳能电池板730的任何其它信息,在不脱离本公开的精神和 范围的情况下运些其它信息对于相关领域内的那些技术人员而言将是显而易见的。 太阳能由術板的示例忡操作梓制流括 阳102] 图8是根据本公开示例性实施例的太阳能电池板的示例性操作步骤的流程图。本 发明并不限于此操作描述。相反,从本文的教导对于相关领域内的技术人员而言将显而易 见的是其它操作控制流程也在本公开的范围和精神之内。下面的论述描述图8中的步骤。 阳103] 在步骤810,操作控制流程从太阳源收集太阳能。
[0104] 在步骤820,操作控制流程将太阳能转换成直流值C)功率。具体地,例如操作控制 流程将由太阳能电池板收集器(诸如太阳能电池板收集器310)所捕获的太阳能转换成直 流功率,诸如像经转换的直流功率305。 阳1化]在步骤830,操作控制流程存储直流功率。
[0106]在步骤840,操作控制流程接收从太阳能电池板外部的交流功率源产生的输入交 流功率。例如,操作控制流程经由交流输入插口 112接收输入交流功率112,在交流输入插 口 112处由电网产生交流功率112。 阳107] 在步骤850,操作控制流程检测输入交流功率何时禪连到交流输入插口。
[0108]在步骤860,当输入交流功率禪连到交流输入插口时,操作控制流程自动地产生并 联于输入交流功率的适于太阳能电池板的独立输出交流功率。 第一示例忡太阳能由術板连接器配晉 阳109] 图9示出根据本公开示例性实施例的太阳能电池板连接器配置的框图。太阳能电 池板连接器配置900表示包括多个太阳能电池板100 (a-n)的太阳能电池的连接器配置,所 述多个太阳能电池板lOO(a-n)可W菊花链的方式连接到一起W形成所述太阳能电池板连 接器配置900,其中n是大于或等于2的整数。被添加到太阳能电池板连接器配置900的 每个太阳能电池板lOO(a-n)可产生并联于太阳能电池板连接器配置900的输出交流功率 195a和输出交流功率19化的输出交流功率195n。每个太阳能电池板100 (a-n)也可经由多 个太阳能电池板连接器910 (a-n)连接到彼此,其中n是大于或等于1的整数。每个太阳能 电池板连接器910 (a-n)将来自每个相应太阳能电池板100 (a-n)的输出交流功率195 (a-n) 转换到每个相应太阳能电池板lOO(b-n)的输入。例如,太阳能电池板连接器910a将来自 太阳能电池板100a输出的输出交流功率195a转换成太阳能电池板10化的输入,W及太阳 能电池板连接器91化将来自太阳能电池板10化输出的输出交流功率19化转换成太阳能 电池板1〇化的输入。端缆(endC油le)920从太阳能电池板连接器配置900的最后的太阳 能电池板1〇化接收输出交流功率195n。
[0110] 传统的太阳能电池板配置包括由连接每个太阳能电池板的众多传统导线W菊花 链方式连接到一起的太阳能电池板。需要众多的传统导线W便将由每个太阳能电池板产生 的功率适当地W菊花链的方式连接W便提供输出功率。还需要众多传统导线用于每个太阳 能电池板之间的数据通信。众多传统的导线通常捆绕并在战略上定位在太阳能电池板之 间。 阳111] 在传统太阳能电池板配置中用于传统地W菊花链的方式将太阳能电池板连接到 一起所需的众多传统导线在太阳能电池板的安装过程中增加了不必要的困难。所增加的困 难包括增加由于将每个太阳能电池板正确地连接一起所需的额外努力而在太阳能电池板 的安装中所需的负担。众多的传统导线将被适当地定位,W使得不会在支撑传统太阳能电 池板配置的结构、太阳能电池板、和/或导线本身上产生结构应力而造成损害。在正确安装 太阳能电池板的安装过程中也不必需要额外的时间。太阳能电池板的安装者需要适当地定 位众多传统导线中的每一个并且捆绕包括在菊花链中的用于每个太阳能电池板的众多传 统导线W潜在地最小化可由众多的传统导线所导致的任何损害的风险。用于定位众多传统 导线所花费的额外时间是显著的并且延长使用众多传统导线完成安装过程所需的时间。
[0112] 众多的传统导线也有安全隐患。当众多的传统导线不正确定位时发生结构故障。 例如,当众多的传统导线的重量未正确分布时支撑太阳能电池板的菊花链的结构在结构上 发生故障造成损害和/或伤害。当众多的传统导线件未正确定位时也会发生电气损坏。电 气损坏的发生是由于在众多传统导线上的结构应力和/或由众多传统导线未正确定位导 致两根或多根传统导线之间的电反应。
[0113] 众多的传统导线也阻碍W传统菊花链连接的太阳能电池板配置的整体效率。路由 通过众多传统导线的功率降低总体功率效率,因为通过将功率路由通过众多传统导线导致 功率损失。众多传统的导线也阻碍了移动W传统菊花链的方式连接的太阳能电池板配置的 可动性。适当定位众多传统导线导致的困难阻碍安装者拆卸太阳能电池板然后W传统的菊 花链配置再组装众多传统导线处于不同的位置下的太阳能电池板。
[0114] 太阳能电池板连接器910 (a-n)省去了W菊花链的方式将太阳能电池板100 (a-n) 连接在一起的众多传统导线。太阳能电池板连接器910(a-n)简化太阳能电池板lOO(a-n) 到=导体配置的连接。太阳能电池板连接器910 (a-n)W菊花链的方式正确地连接输出交 流功率195 (a-n)W将输出功率195a和19化正确地并联于输出交流功率195n。太阳能电 池板连接器910 (a-n)也可提供每个太阳能电池板100 (a-n)之间的数据通信。
[0115] 将太阳能电池板100 (a-n)的连接从众多传统导线简化到具体化在太阳能电池板 连接器910(a-n)中的单个=导体配置消除安装太阳能电池板lOO(a-n)所需的负担。代替 解决众多传统导线定位所导致的结构问题,只需单个太阳能电池板连接器910(a-n)来连 接每个太阳能电池板100 (a-n),省去需要众多传统导线的需求。消除众多传统导线消除了 与传统菊花链配置相关联的结构问题。单个太阳能电池板连接器910(a-n)不具有关于传 统菊花链配置的结构负担。此外,使用太阳能电池板连接器910(a-n)的=导体配置也最小 化安装过程中所需的时间。安装者不再花费大量的时间来正确定位众多传统导线W及捆绕 众多传统导线W最小化置于来自众多传统导线的传统菊花链配置上的结构负担。用于连接 两个太阳能电池板IOOa和1〇化的单个太阳能电池板连接器910(a-n)的简化需要安装者 将太阳能电池板连接器910(a)内插入到太阳能电池板IOOa的输出和太阳能电池板10化 的输入内。
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