專利名稱：太陽能發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的太陽能發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
已經(jīng)了解通過太陽能電池將可見光頻率的太陽輻射轉(zhuǎn)換成電能。每個太陽能電池 均產(chǎn)生直流電，其幅值隨著所討論的太陽能電池受到的太陽輻射而變化。通常適當(dāng)?shù)靥峁?包括多個太陽能電池的太陽能發(fā)電設(shè)備，該多個太陽能電池具有適用于將從太陽能電池獲 得并具有輸入電壓的輸入直流電轉(zhuǎn)換成具有輸出電壓的輸出直流電的直流轉(zhuǎn)換器裝置。已 經(jīng)了解通過使用單相DC/DC斬波器來實現(xiàn)直流轉(zhuǎn)換器裝置。 利用單相DC/DC斬波器實現(xiàn)的太陽能發(fā)電設(shè)備的直流轉(zhuǎn)換器裝置的問題在于它 們引起高成本、需要大量空間并且不是完全可靠的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供可以緩解上述問題的太陽能發(fā)電設(shè)備。本發(fā)明的目的 由其特征由獨立權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電設(shè)備所實現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式在從屬 權(quán)利中公開。 本發(fā)明基于將三相逆變器單元用作在太陽能發(fā)電設(shè)備的直流轉(zhuǎn)換器裝置中的直 流轉(zhuǎn)換器。 根據(jù)本發(fā)明的太陽能發(fā)電設(shè)備的優(yōu)點包括直流轉(zhuǎn)換器裝置的較低的成本、較小的 空間要求、以及較高的可靠性。由于例如和單相DC/DC斬波器的批量生產(chǎn)相比三相逆變器 被大批量地制造，因此實現(xiàn)較低的成本。由于在三相逆變器單元中六個開關(guān)被集成到一個 單元中因此需要較小空間。由于三相逆變器單元比單相DC/DC斬波器使用的更多，使得在 使用三相逆變器單元上具有更多的經(jīng)驗，因此三相逆變器的可靠性比單相DC/DC斬波器的 更高。
具體實施例方式
現(xiàn)在，參考示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能發(fā)電設(shè)備的簡化連接圖的附圖l，結(jié) 合優(yōu)選實施例更詳細地說明本發(fā)明。

圖1的太陽能發(fā)電設(shè)備包括太陽能電池裝置2，適用于將太陽能轉(zhuǎn)換為直流電；直 流轉(zhuǎn)換器裝置4，適用于將太陽能電池裝置2產(chǎn)生的輸入直流電轉(zhuǎn)換為輸出直流電；能量儲 存裝置，適用于儲存電能；以及網(wǎng)絡(luò)逆變器裝置8，適用于對由直流轉(zhuǎn)換器裝置4饋送的電 力進行逆變并將其饋送至配電網(wǎng)。 太陽能電池裝置2包括多個太陽能電池單元21到25，每個太陽能電池單元均包括 第一電池電極和第二電池電極，適用于協(xié)作以將由太陽能電池單元產(chǎn)生的電能作為直流電 饋送出太陽能電池單元。在圖1中，每個太陽能電池單元21到25的第一電池電極是正電 極而第二電池電極是負電極，這意味著第一 電池電極的電勢高于第二電池電極的電勢的操作狀況。 直流轉(zhuǎn)換器裝置4包括六個直流輸入電極，其每一個均被連接到至少一個電池電 極和兩個直流輸出電極。直流轉(zhuǎn)換器裝置4適用于將經(jīng)由直流輸入電極進入并具有輸入電 壓的輸入直流電轉(zhuǎn)換成具有輸出電壓的輸出直流電，并且將該輸出直流電經(jīng)由直流輸出電 極饋送出直流轉(zhuǎn)換器裝置4。 直流轉(zhuǎn)換器裝置4由兩個三相逆變器單元11和12實現(xiàn)，每個三相逆變器單元均
具有三個相電極和兩個直流電壓電極。逆變器單元11的相電極由Llu、 L2『和L3U表示，
直流電壓電極由INVn+和INVn-表示。逆變器單元12的相電極依次由1^112丄212和L312表
示，直流電壓電極由INV^+和INV^表示。每個逆變器單元均適用于以下列方式用作直流
轉(zhuǎn)換器其三個相電極中的每一個適用于直流轉(zhuǎn)換器裝置的直流輸入電極，并且其直流電
壓電極中的每一個被導(dǎo)電連接到直流轉(zhuǎn)換器裝置4的一個直流輸出電極。這樣，直流轉(zhuǎn)換
器裝置4恰好具有一個正的直流輸出電極以及恰好具有一個負的直流輸出電極。 在本發(fā)明的可替換實施例中，直流轉(zhuǎn)換器裝置僅包括一個逆變器單元。在此情況
下，逆變器單元的直流電壓電極可適用于作為直流轉(zhuǎn)換器裝置的直流輸出電極，換句話說，
逆變器單元組件的直流電壓電極可以用作直流轉(zhuǎn)換器裝置的直流輸出電極而無需任何附
加組件或連接。關(guān)于直流轉(zhuǎn)換器裝置的直流輸入電極的連接，顯然本發(fā)明的范圍包括由太
陽能電池裝置產(chǎn)生的直流電經(jīng)由相電極被引入到逆變器單元的所有解決方案，而與被引入
的直流是否通過一些附加組件無關(guān)。 逆變器單元11的每個相電極以下列方式被連接到恰好一個電池電極相電極Lln 被連接到太陽能電池單元21的第一電池電極DQ+，相電極L2n被連接到太陽能電池單元 22的第一電池電極DC^+，以及相電極L3u被連接到太陽能電池單元23的第一電池電極 DC23+。對于逆變器單元12的三個相電極，第一相電極Ll12被連接到太陽能電池單元24的 第一 電池電極DC24+，第二相電極L212被連接到太陽能電池單元24的第二電池電極DC24-和 太陽能電池單元25的第一電池電極DC25+，以及第三相電極L312被連接到太陽能電池單元 25的第二電池電極DC^-。 逆變器單元11和12以下列方式并聯(lián)連接逆變器單元11的正直流電壓電極 INVU+和逆變器單元12的正直流電壓電極INV12+導(dǎo)電連接到直流轉(zhuǎn)換器裝置4的正直流 輸出電極。相應(yīng)地，逆變器單元11的負直流電壓電極INVn-和逆變器單元12的負直流電 壓電極INV12-導(dǎo)電連接到直流轉(zhuǎn)換器裝置4的負直流輸出電極。 在根據(jù)本發(fā)明的太陽能發(fā)電設(shè)備的直流轉(zhuǎn)換器裝置中，逆變器單元適用于以背離 通常的方式工作。通常，逆變器單元適用于以下列方式對直流電進行逆變弓I入到逆變器單 元的直流電壓電極的直流電在逆變器單元中被轉(zhuǎn)換成交流電，該交流電經(jīng)由逆變器單元的 相電極饋送出去。在本文中，逆變器單元的電極基于逆變器單元的通常操作(即，逆變)來 命名。為此，直流轉(zhuǎn)換器裝置的每個逆變器單元的電極適用于接收來自太陽能電池裝置的 直流電，其被稱作相電極。 能量儲存裝置被連接到直流轉(zhuǎn)換器裝置4的直流輸出電極并適用于儲存電能。能 量儲存裝置包括連接在逆變器單元11的直流電壓電極INVn+和INVn-之間的電容器Cn， 連接在逆變器單元12的直流電壓電極INV12+和INV12-之間的電容器C12，以及連接在網(wǎng)絡(luò) 逆變器裝置8的直流電壓電極之間的電容器Cs。能量儲存裝置適用于使得在太陽能電池裝置2的電力產(chǎn)生過程中的時間變化平坦化。 網(wǎng)絡(luò)逆變器裝置8包括三相逆變器單元13，其正直流電壓電極INV13+導(dǎo)電連接 到逆變器單元11和12的正直流電壓電極INVn+和INV12+。逆變器13的負直流電壓電極 INV13-導(dǎo)電連接到逆變器單元11和12的負直流電壓電極INVn-和INV12-。
網(wǎng)絡(luò)逆變器裝置8的三相逆變器單元13可以和直流轉(zhuǎn)換器裝置4的逆變器單元 ll和12相同。在本發(fā)明的實施例中，用于直流轉(zhuǎn)換器裝置和網(wǎng)絡(luò)逆變器裝置的所有三相逆 變器單元是相同的。這種配置的優(yōu)點包括例如由于減少了備件的數(shù)量因此有助于維護。
逆變器單元11、12和13中的每一個均包括六個可控開關(guān)，它們以在本領(lǐng)域中完全 了解的方式以橋接的方式連接。橋接包括正母線和負母線。正母線在操作狀態(tài)下具有基本 上與逆變器單元的正直流電壓電極相同的電勢，而負母線在操作狀態(tài)下具有基本上與逆變 器單元的負直流電壓電極相同的電勢。從圖l看出，每個逆變器單元的正母線在上排被連 接到三個可控開關(guān)以及負母線在下排被連接到三個可控開關(guān)。從圖l進一步看出，太陽能 電池單元21，22和23的第二電池電極D(^-、DC^-和DC23-，即負電池電極，以下列方式導(dǎo)電 連接到逆變器單元11的負母線太陽能電池單元21，22和23的第二電池電極在操作狀況 下具有基本上與逆變器單元11的負母線相同的電勢。 每個逆變器單元的可控開關(guān)通過被討論的逆變器單元的控制單元來控制?？刂茊?元CUn適用于控制逆變器單元11的可控開關(guān)，控制單元CU12適用于控制逆變器單元12的 可控開關(guān)，以及控制單元CU13適用于控制逆變器13的可控開關(guān)。 控制單元CUn適用于測量進入逆變器單元11的每個相電極的電流的幅值和電壓。 換句話說，控制單元CUn測量進入相電極Llu的電流的幅值Ilu和電壓Uln，進入相電極 L2u的電流的幅值12n和電壓U2n，進入相電極L3u的電流的幅值I3n和電壓U3n。此夕卜， 控制單元CUn適用于測量逆變器單元ll的負母線與太陽能電池單元21、22和23的第二電 池電極之間的電流IK以及逆變器單元11的負母線的電壓"。 控制單元CU12適用于測量逆變器單元12的每個相電極的電壓和電流。將測量的 變量為相電極Ll12的電壓Ul12和電流1112，相電極L212的電壓U212和電流I212，以及相電極 L312的電壓U312和電流I312。 每個太陽能電池單元21到25包括并聯(lián)連接的多個太陽能電池串，每個太陽能電 池串包括串聯(lián)連接的多個太陽能電池元件。在本發(fā)明可替換實施例中，太陽能電池裝置包 括至少一個只包括一個太陽能電池串的太陽能電池單元。在本發(fā)明的另一可替換實施例 中，太陽能電池裝置包括至少一個太陽能電池單元，該太陽能電池單元中所有的太陽能電 池元件彼此并聯(lián)連接。此外，在本發(fā)明的又一可替換實施例中，太陽能電池裝置包括具有恰 好一個太陽能電池元件的至少一個太陽能電池單元。以上實施例的各種組合也是可行的。
在根據(jù)本發(fā)明的太陽能發(fā)電設(shè)備中，每個太陽能電池單元的功率可以通過利用相 應(yīng)控制單元的測量信息并通過基于該測量信息控制直流轉(zhuǎn)換器裝置的可控開關(guān)來單獨最 優(yōu)化。利用直流輸入電極專用測量信息還可以進行太陽能電池單元專用監(jiān)測和保護。
根據(jù)本發(fā)明實施例，具有彼此不同的電學(xué)特性(例如，關(guān)于額定功率或者額定電 壓)的太陽能電池單元，可以被連接到太陽能發(fā)電設(shè)備的直流轉(zhuǎn)換器裝置的逆變器單元。 例如，在連接到直流轉(zhuǎn)換器裝置的一個直流輸入電極的由太陽能電池單元生成的電壓低于 其它直流輸入電極的電壓的情況下，連接到具有較低電壓的直流輸入電極的可控開關(guān)以使
6它們將電壓提升到與其它直流輸入電極基本上相同的電平的方式來控制。 顯然對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言本發(fā)明的基本思想可以以多種方式實現(xiàn)。因
此，本發(fā)明及其實施例不限于所描述的實例而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
一種太陽能發(fā)電設(shè)備，包括太陽能電池裝置(2)，適用于將太陽能轉(zhuǎn)換成電能并且包括多個太陽能電池單元(21到25)，每個太陽能電池單元(21)均包括第一電池電極(DC21+)和第二電池電極(DC21-)，這些電池電極(DC21+，DC21-)適用于配合以將由太陽能電池單元(21)產(chǎn)生的電能作為直流電饋送出所述太陽能電池單元(21)；以及直流轉(zhuǎn)換器裝置(4)，包括多個直流輸入電極和兩個直流輸出電極，每個直流輸入電極均被連接到至少一個電池電極(DC21+)，并且所述直流轉(zhuǎn)換器裝置(4)適用于將經(jīng)由所述直流輸入電極進入并具有輸入電壓的輸入直流電轉(zhuǎn)換成具有輸出電壓的輸出直流電，并將所述輸出直流電經(jīng)由所述直流輸出電極饋送出所述直流轉(zhuǎn)換器裝置(4)，所述太陽能發(fā)電設(shè)備的特征在于所述直流轉(zhuǎn)換器裝置(4)包括具有三個相電極(L111，L211，L311；L112，L212，L312)和兩個直流電壓電極(INV11+，INV11-；INV12+，INV12-)的三相逆變器單元(11；12)，所述逆變器單元(11；12)適用于以下列方式來用作直流轉(zhuǎn)換器，所述方式為所述三個相電極(L111，L211，L311；L112，L212，L312)中的每一個適用于作為直流輸入電極且所述直流電壓電極(INV11+，INV11-；INV12+，INV12-)中的每一個導(dǎo)電連接到所述直流轉(zhuǎn)換器裝置的恰好一個直流輸出電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)換器裝置的所述逆變器單元(11)的每個相電極(Lln，L2n，L3n)被連接到恰好一個電池電極(DC21+，DC22+，DC23+)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)換器裝置的所述逆變器單元(12)的所述三個相電極(L112，L212，L312)的第一相電極(Ll12)被連接到一個太陽能電池單元(24)的第一電池電極(D(^+)，所述第二相電極(L212)被連接到所述一個太陽能電池單元(24)的第二電池電極(DC24_)和第二太陽能電池單元(25)的第一電池電極(DC25+)，以及所述第三相電極(L312)被連接到所述第二太陽能電池單元(25)的第二電池電極(DC25_)。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項的太陽能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)換器裝置(4)包括至少兩個三相逆變器單元(11 ;12)，所述三相逆變器單元的直流電壓電極(INVn+，INVU- ;INV12+， INV12_)并聯(lián)連接。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項的太陽能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，還包括連接到所述直流轉(zhuǎn)換器裝置(4)的所述直流輸出電極并適用于儲存電能的能量儲存裝置(CU，C12，C8)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項的太陽能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，還包括適用于將由所述直流轉(zhuǎn)換器裝置(4)饋送到所述直流輸出電極的電逆變成三相交流電并將所述三相交流電饋送到配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)逆變器裝置(8)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)逆變器裝置(8)包括與所述直流轉(zhuǎn)換器裝置(4)的所述三相逆變器單元(11 ;12)相同的三相逆變器單元(13)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項的太陽能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個太陽能電池單元包括串聯(lián)連接的多個太陽能電池元件和/或并聯(lián)連接的多個太陽能電池元件。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項的太陽能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，還包括控制單元(CUn)，適用于測量所述直流轉(zhuǎn)換器裝置的所述三相逆變器單元(11)的每個相電極(Lln，L2U，L3U)的電壓(Uln，U2n，U3n)和電流(Iln， I2n， I3U)，并基于所測量的電壓和電流控制上述三相逆變器單元(11)的操作。
10. —種三相逆變器單元在太陽能發(fā)電設(shè)備中的用途，所述三相逆變器單元作為直流 轉(zhuǎn)換器適用于將由太陽能產(chǎn)生的多個輸入直流電轉(zhuǎn)換成輸出直流電。
全文摘要
太陽能發(fā)電設(shè)備，包括太陽能電池裝置，適用于將太陽能轉(zhuǎn)換成電能并包括多個太陽能電池單元，每個電池單元包括第一和第二電池電極，電池電極適用于配合將電池單元產(chǎn)生的電能作為直流電饋送出電池單元；直流轉(zhuǎn)換器裝置，包括多個分別連接到至少一個電池電極的直流輸入電極和兩個直流輸出電極，適用于將經(jīng)由直流輸入電極進入并具有輸入電壓的輸入直流電轉(zhuǎn)換成具有輸出電壓的輸出直流電，并將輸出直流電經(jīng)由直流輸出電極饋送出直流轉(zhuǎn)換器裝置。直流轉(zhuǎn)換器裝置包括具有三個相電極和兩個直流電壓電極的三相逆變器單元，適用于以下列方式來用作直流轉(zhuǎn)換器每個相電極適用于作為直流輸入電極并且每個直流電壓電極導(dǎo)電連接到恰好一個直流輸出電極。
文檔編號H02J3/38GK101777855SQ201010002348
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者卡里·科瓦寧, 尤西·阿克貝格, 彼得·林德格倫 申請人:Abb公司