相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考

本申請(qǐng)案要求2016年4月5日提交的第62/318,303號(hào)美國臨時(shí)專利申請(qǐng)案、2016年5月25日提交的第62/341,147號(hào)美國臨時(shí)專利申請(qǐng)案和2016年9月16日提交的第62/395,461號(hào)美國臨時(shí)專利申請(qǐng)案的權(quán)益，這些申請(qǐng)案的內(nèi)容以引用的方式全文并入本文中。

背景技術(shù)：

電源裝置可以電耦合到光伏(pv)發(fā)電機(jī)并且被配置成設(shè)定發(fā)電機(jī)的操作點(diǎn)，以產(chǎn)生最大電力。所述電源裝置還可以耦合到電力產(chǎn)生和/或存儲(chǔ)單元，例如，電池、風(fēng)力渦輪機(jī)或水電渦輪機(jī)等。

電源裝置通常作為單個(gè)單元制造、封裝和出售，從而產(chǎn)生要求每個(gè)裝置單獨(dú)地耦合到其電力單元并且裝置本身通過將電纜連接在所述裝置之間而耦合的部署。

因此，需要一種在部署電源裝置時(shí)成本、時(shí)間和復(fù)雜性減少的電源裝置系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

以下概述是僅出于說明性目的對(duì)本發(fā)明概念中的一些概念的簡(jiǎn)短概述，且并不意圖限制或約束本發(fā)明以及詳細(xì)描述中的實(shí)例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將從詳細(xì)描述中認(rèn)識(shí)到其它新穎的組合和特征。

本文中的實(shí)施例可以采用可以部署在光伏設(shè)施中的光伏電源裝置串(例如，dc/dc轉(zhuǎn)換器、dc/ac逆變器、測(cè)量和監(jiān)視裝置)。在本文所論述的一些實(shí)施例中，導(dǎo)體可以用于在制造期間將電源裝置彼此耦合以形成電源裝置鏈，其中所述鏈作為單個(gè)單元封裝和出售?？梢酝ㄟ^將鏈中的電源裝置耦合到光伏(pv)發(fā)電機(jī)(例如，一個(gè)或多個(gè)光電池、子串、pv面板、pv面板和/或pv瓦串)來部署所述鏈。在制造時(shí)耦合電源裝置可以減小成本并實(shí)現(xiàn)裝置的緊湊存儲(chǔ)，并且簡(jiǎn)單部署可以減少安裝時(shí)間。在制造時(shí)連接電源裝置可以包含將導(dǎo)體直接連接在相鄰電源裝置之間(通過將導(dǎo)體焊接或旋擰到電源裝置殼體內(nèi)的適當(dāng)位置)。此外，預(yù)連接電源裝置可以將每個(gè)電源裝置中特征化的連接器(例如，mc4^tm連接器)的數(shù)目從四(兩個(gè)連接器用于在電源裝置輸入端處連接到pv發(fā)電機(jī)，并且兩個(gè)連接器用于在電源裝置輸出端處連接在電源裝置之間)減少。由于連接器可能是成本高的組件，因此可以實(shí)現(xiàn)大量節(jié)省。另外，在制造期間預(yù)連接電源裝置可以增加系統(tǒng)安全性。例如，如果不恰當(dāng)?shù)剡B接，那么電源裝置之間的連接點(diǎn)容易發(fā)生過熱、電弧和/或可能引起火災(zāi)的其它不安全事件。通過將連接點(diǎn)的數(shù)目從每電源裝置四個(gè)減少到每電源裝置兩個(gè)，在不使用連接器的情況下在制造期間預(yù)連接電源裝置可以增加系統(tǒng)安全性。

說明性電源電路鏈的某些實(shí)施例可以纏繞在與用于存儲(chǔ)電纜的線軸類似的存儲(chǔ)線軸上，并且通過展開線軸并且將電源裝置耦合到光伏發(fā)電機(jī)而部署在光伏設(shè)施中，所述電源裝置從線軸展開。

在說明電源電路鏈的一些實(shí)施例中，相鄰電源裝置之間的距離可以對(duì)應(yīng)于光伏設(shè)施中的光伏發(fā)電機(jī)接線盒之間的所估計(jì)距離，以使相鄰電源裝置能夠耦合到相鄰光伏發(fā)電機(jī)。在一些實(shí)施例中，多于一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)可以耦合到每個(gè)電源裝置。例如，在一些太陽能安裝中，兩個(gè)pv發(fā)電機(jī)可以串聯(lián)耦合并且兩個(gè)發(fā)電機(jī)隨后可以耦合到一個(gè)電源裝置，在此情況下，相鄰電源裝置之間的長度可以約為相鄰發(fā)電機(jī)之間的距離的兩倍。

光伏電源裝置可以包含，但不限于，dc/dc轉(zhuǎn)換器、dc/ac逆變器、被配置成測(cè)量和監(jiān)視光伏參數(shù)的裝置、通信裝置、安全裝置(例如，保險(xiǎn)絲、斷路器和漏電檢測(cè)器)和/或最大功率點(diǎn)跟蹤(mppt)裝置。電力產(chǎn)生單元可以包含，但不限于，光伏模塊(例如，光伏電池、光伏發(fā)電機(jī))、電池、風(fēng)力渦輪機(jī)、水電渦輪機(jī)和燃料電池。

如上所述，此概述僅僅是本文所描述的一些特征的概述，并且提供本概述以便用簡(jiǎn)化形式介紹下文在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的概念的選擇。所述概述是非詳盡性的，并非意圖識(shí)別所要求主題的關(guān)鍵特征或基本特征，并且不是對(duì)權(quán)利要求的限制。

附圖說明

根據(jù)以下描述、權(quán)利要求書和圖式將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明借助于實(shí)例說明并且不受附圖限制。可以通過參考考慮附圖的以下描述來獲取對(duì)本發(fā)明以及其優(yōu)點(diǎn)的更全面理解，其中類似參考標(biāo)號(hào)指示類似特征，并且其中：

圖1a至1e是根據(jù)某些實(shí)施例的說明性光伏系統(tǒng)的部分示意性部分框圖。

圖2a至2c描繪根據(jù)某些實(shí)施例的光伏電源裝置。

圖3是描繪根據(jù)某些實(shí)施例的光伏電源裝置的部分示意性部分框圖。

圖4a至4c描繪通過導(dǎo)體耦合的光伏電源裝置串的說明性實(shí)施例。

圖5a至5c描繪光伏串的部分的說明性實(shí)施例，其中多個(gè)光伏電源裝置通過導(dǎo)體耦合到彼此并且耦合到光伏發(fā)電機(jī)。

圖6描繪通過導(dǎo)體耦合的存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置上的光伏電源裝置串的說明性實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

在各種說明性實(shí)施例的以下描述中，參考附圖，這些附圖形成實(shí)施例的一部分并且其中借助于說明展示本發(fā)明的各個(gè)方面可被實(shí)踐的各種實(shí)施例。應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用其它實(shí)施例并且可以作出結(jié)構(gòu)和功能修改。

由于電源裝置通?？梢源罅渴褂?例如，每光伏發(fā)電機(jī)一個(gè)電源裝置可以用于包含多個(gè)光伏串的太陽能安裝中，每個(gè)串包含十個(gè)、二十個(gè)或更多個(gè)光伏發(fā)電機(jī))，因此通過沿著光伏串以使多個(gè)裝置能夠連成一列且同時(shí)部署的形式封裝電源裝置，可以減小成本并且部署可以更容易。此外，使用存儲(chǔ)裝置(線軸)來纏繞多電纜連接的裝置可以使存儲(chǔ)和部署更容易且更便宜。

參考圖1a，說明性光伏設(shè)施100a可以包含多個(gè)光伏(pv)模塊101a-y。光伏發(fā)電機(jī)還可以稱為“光伏模塊”。每個(gè)pv發(fā)電機(jī)101a-y可以耦合到光伏電源裝置102a-y。

在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)pv電源裝置102a-y可以包括功率轉(zhuǎn)換電路，例如，直流電-直流電(dc/dc)轉(zhuǎn)換器，例如，降壓、升壓、降壓-升壓、反激和/或正激轉(zhuǎn)換器。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)pv電源裝置102a-y可以包括直流電-交流電(dc/ac)轉(zhuǎn)換器，也稱為逆變器或微型逆變器。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)pv電源裝置102a-y可以包含具有控制器的最大功率點(diǎn)跟蹤(mppt)和/或阻抗匹配電路，其被配置成從電源裝置耦合到的pv發(fā)電機(jī)提取調(diào)節(jié)后的(例如，增加的)電力。一個(gè)或多個(gè)pv電源裝置102a-y可以進(jìn)一步包括控制裝置，例如，微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)和/或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)pv電源裝置102a-y可以包括電路和/或傳感器，其被配置成測(cè)量光伏發(fā)電機(jī)上或附近的參數(shù)，例如，由發(fā)電機(jī)輸出的電壓和/或電流、由發(fā)電機(jī)輸出的電力、由發(fā)電機(jī)接收的輻照度和/或發(fā)電機(jī)上或附近的溫度。

在圖1a中所描繪的說明性實(shí)施例中，多個(gè)pv電源裝置102a-m串聯(lián)耦合以形成第一光伏串316a。所得的光伏串316a的一個(gè)端子可以耦合到電源總線，并且光伏串316a的另一端子可以耦合到接地總線。在一些實(shí)施例中，可以將電源總線和接地總線輸入到系統(tǒng)電源裝置110。系統(tǒng)電源裝置110可以包括dc/ac轉(zhuǎn)換器，并且dc/ac轉(zhuǎn)換器可以將ac電力輸出到電網(wǎng)、家庭或其它目的地。在一些實(shí)施例中，光伏電源裝置可以包括微型逆變器，并且可以不包含額外逆變器(例如，系統(tǒng)電源裝置110的一部分)。在一些實(shí)施例中，電源裝置可以輸出模仿整流正弦波的時(shí)變dc信號(hào)，在此情況下，系統(tǒng)電源裝置110可以包括全橋電路，所述全橋電路被配置成將整流正弦波轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的交流正弦波。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)電源裝置110可以包括用于組合從多個(gè)光伏串(例如，316a至316n)產(chǎn)生的電力的匯流箱。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)電源裝置110可以包括用于測(cè)量或接收與pv串316a至316n相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)(例如，電流、電壓、功率、溫度等)的測(cè)量值的傳感器/傳感器接口。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)電源裝置110可以包含一個(gè)或多個(gè)安全開關(guān)，用于在潛在不安全條件的情況下或響應(yīng)于手動(dòng)觸發(fā)(例如，激活快速關(guān)機(jī)開關(guān)或按鈕)使pv串316a至316n斷開連接和/或短路。

由于一般可以單獨(dú)地制造、封裝和出售已知系統(tǒng)的pv電源裝置，因此包含多個(gè)pv發(fā)電機(jī)的pv設(shè)施(例如，設(shè)施100a)可以需要封裝大量裝置，將每個(gè)裝置單獨(dú)地耦合到其對(duì)應(yīng)光伏發(fā)電機(jī)，以及隨后使用也可以單獨(dú)出售的電纜將電源裝置耦合到彼此。在本文引入的一些實(shí)施例中，提供電源裝置鏈。電源裝置鏈可以包含多個(gè)電源裝置，每個(gè)電源裝置在制造時(shí)使用合適長度的導(dǎo)體耦合到至少一個(gè)其它電源裝置。因此，如本文所描述的電源裝置鏈可以封裝和出售為單個(gè)單元，并且在安裝設(shè)施100a時(shí)部署為單個(gè)單元。例如，電源裝置102a-m可以包括電源裝置串或電源裝置串的一部分，并且可以在制造期間耦合到彼此。在安裝期間，串可以僅沿著光伏模塊101a-m連成一列，并且每個(gè)裝置可以快速地且容易地耦合到其對(duì)應(yīng)模塊，從而形成光伏串316a。

如圖1a中所示，設(shè)施100a可以包含多個(gè)光伏串316a-n，其中每個(gè)光伏串316a-n的端子耦合到電源總線并且另一端子耦合到接地總線。

現(xiàn)在參考圖1b，說明性系統(tǒng)100b可以與圖1a的說明性設(shè)施100a安裝多個(gè)相同特征，但是光伏串的布線在一些方面可以不同。例如，在說明性系統(tǒng)100b中，每個(gè)光伏電源裝置103a-m可以耦合到兩個(gè)光伏發(fā)電機(jī)。例如，光伏電源裝置103a可以耦合到發(fā)電機(jī)101a和101b，電源裝置103b可以耦合到發(fā)電機(jī)101b和101c(未示出)等。通過需要更薄且更少的電纜來將電源裝置耦合到發(fā)電機(jī)以及彼此，以此方式布線每個(gè)光伏串(例如，316a)可以省錢。

在圖1b中所示的說明性實(shí)施例中，類似于參考圖1a中所示的設(shè)施100a所描述，電源裝置可以在制造期間預(yù)耦合到彼此，一起封裝和/或出售并且簡(jiǎn)單地進(jìn)行部署。為了有效地操作系統(tǒng)并且為了簡(jiǎn)單且快速地將電源裝置耦合到光伏發(fā)電機(jī)，意圖耦合電源裝置，用于系統(tǒng)(例如)100a的電源裝置的電氣和/或機(jī)械設(shè)計(jì)可以不同于用于系統(tǒng)(例如)100b的設(shè)計(jì)。本文中描述的預(yù)耦合、封裝和簡(jiǎn)單部署可以應(yīng)用于不同種類的光伏系統(tǒng)中使用的不同種類的電源裝置，而不管可以特定于某些電源裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣拓?fù)洹?/p>

現(xiàn)在參考圖1c，其示出光伏串316a的說明性實(shí)施例，其中每個(gè)光伏電源裝置耦合到兩個(gè)光伏模塊。在此實(shí)施例中，pv電源裝置108a-m包括降壓-升壓dc/dc轉(zhuǎn)換器。額外電路可以包含在電源裝置108a-m中，但是未在圖1c中明確描繪。根據(jù)本發(fā)明的各種方面，額外電路和/或布線配置可以用于將電源裝置耦合到光伏發(fā)電機(jī)。

參考圖1d，說明性實(shí)施例可以包含光伏設(shè)施100d，其包括多個(gè)光伏發(fā)電機(jī)101a-m，每個(gè)光伏發(fā)電機(jī)耦合到電源裝置122a-m。每個(gè)電源裝置可以具有兩個(gè)輸出，一個(gè)耦合到共用電源總線并且一個(gè)耦合共用接地總線，從而并聯(lián)耦合所有電源裝置。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電源裝置122a-m可以包括dc/dc轉(zhuǎn)換器，其中每個(gè)轉(zhuǎn)換器的正輸出耦合到電源總線并且負(fù)極端子耦合到接地總線。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電源裝置122a-m可以包括dc/ac轉(zhuǎn)換器，其中ac輸出同步以允許并聯(lián)耦合。在包含由電源裝置輸出的ac的一些實(shí)施例中，ac輸出可以是耦合到電源總線和接地總線的單相，并且在一些實(shí)施例中，三個(gè)或多于三個(gè)相可以輸出到多于兩個(gè)總線。系統(tǒng)可以進(jìn)一步包含輸入到柵極耦合裝置120的電源總線和接地總線。在包含由電源裝置輸出的dc的實(shí)施例中，柵極耦合裝置120可以包含dc/ac逆變器。在包含由電源裝置輸出的ac的實(shí)施例中，柵極耦合裝置120可以包含變壓器。柵極耦合裝置120可以與圖1a的系統(tǒng)電源裝置110類似或相同，并且可以包括安全裝置(例如，傳感器、斷路器、保險(xiǎn)絲等)和/或控制和/或監(jiān)視裝置。

參考圖1e，多于一個(gè)光伏模塊可以耦合到每個(gè)光伏電源裝置。系統(tǒng)100e包含串聯(lián)耦合到彼此的兩個(gè)光伏模塊(例如，光伏面板或不同類型的光伏發(fā)電機(jī))111a、111b，其中光伏電源裝置112a并聯(lián)耦合到串聯(lián)耦合的模塊111a、111b。類似于本文中所揭示的其它實(shí)施例，多個(gè)電源裝置112a-x可以串聯(lián)耦合以形成光伏串321a，其中多個(gè)串321a-n并聯(lián)耦合在接地總線與電源總線之間。在一些實(shí)施例中，逆變器123可以從接地總線和電源總線接收dc輸入并且將ac電力輸出到電網(wǎng)或家庭。在類似實(shí)施例中，電源裝置可以在制造時(shí)預(yù)耦合到彼此，其中導(dǎo)體耦合電源裝置，所述電源裝置的大小被設(shè)定成允許所需數(shù)目的光伏發(fā)電機(jī)耦合到每個(gè)電源裝置。例如，如果每?jī)蓚€(gè)pv發(fā)電機(jī)耦合到彼此以及單個(gè)電源裝置，那么在周圍的電源裝置之間的每個(gè)導(dǎo)體的長度是每個(gè)光伏模塊的寬度或長度的兩倍。

參考圖2a，可以通過多種方式配置光伏電源裝置102。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，光伏電源裝置102可以包括容納電路230的殼體231、輸入端子210c和210d，以及輸出導(dǎo)體220c和220d。在其它實(shí)施例中，殼體231可以用其上安裝電路230的表面替換，所述表面扣入光伏設(shè)備的不同部分，例如接線盒。在一些實(shí)施例中，可以存在多于兩個(gè)輸入端子。例如，一些實(shí)施例可以包含用于將電源裝置耦合到兩個(gè)光伏模塊的四個(gè)輸入端子，所述電源裝置處理來自兩個(gè)模塊的電力輸入。

在一些實(shí)施例中，電路230可以包含功率轉(zhuǎn)換電路，例如，直流電-直流電(dc/dc)轉(zhuǎn)換器，例如，降壓、升壓、降壓-升壓、cuk、電荷泵、反激和/或正激轉(zhuǎn)換器。在一些實(shí)施例中，電路230可以包含直流電-交流電(dc/ac)轉(zhuǎn)換器，也稱為逆變器或微型逆變器。在一些實(shí)施例中，電路230可以包含具有控制器的最大功率點(diǎn)跟蹤(mppt)電路，其被配置成從電源裝置耦合到的pv發(fā)電機(jī)提取增加的電力。電路230可以進(jìn)一步包括控制裝置，例如，微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)和/或fpga。在一些實(shí)施例中，電路230可以包含電路和/或傳感器，其被配置成測(cè)量光伏發(fā)電機(jī)上或附近的參數(shù)，例如，由發(fā)電機(jī)輸出的電壓和/或電流、由發(fā)電機(jī)輸出的電力、由發(fā)電機(jī)接收的輻照度和/或發(fā)電機(jī)上或附近的溫度。輸入端子210c和210d可以耦合到一個(gè)或多個(gè)光伏模塊的輸出，并且還可以耦合到電路230以處理和/或測(cè)量由對(duì)應(yīng)光伏模塊輸出的電力。輸出導(dǎo)體220c和220d可以將光伏電源裝置耦合到相鄰裝置，以形成串聯(lián)或并聯(lián)光伏串。輸入和輸出端子可以物理地連接到殼體231的不同部分。輸入端子210c和210d可以沿著殼體231的一側(cè)緊鄰彼此物理地定位，其中在輸入端子210c和210d的兩側(cè)上，輸出導(dǎo)體220c和220d占據(jù)殼體231的相對(duì)側(cè)。在其它實(shí)施例中，輸入端子和輸出導(dǎo)體可以通過不同方式配置，如將在本文中示出?？紤]附近系統(tǒng)的布局和布線設(shè)計(jì)，可以選擇輸入端子和輸出導(dǎo)體的位置。還可以在設(shè)計(jì)輸入端子和輸出導(dǎo)體的位置時(shí)考慮機(jī)械考慮因素，例如，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電源裝置鏈的最佳存儲(chǔ)。圖2a中所示的光伏電源裝置102具體來說可以適合于耦合到單個(gè)光伏發(fā)電機(jī)(在例如圖1a和5a中所示的那些系統(tǒng)中)，因?yàn)檩斎攵俗泳o鄰彼此，但是還可以通過將光伏電源裝置102耦合到兩個(gè)發(fā)電機(jī)的方式部署光伏電源裝置102。

現(xiàn)在參考圖2b，可以配置輸入端子和輸出導(dǎo)體，使得輸入端子210a鄰近于輸出導(dǎo)體220a，兩者連接到殼體231的側(cè)面，并且在殼體231的相對(duì)側(cè)上，輸入端子210b鄰近于輸出導(dǎo)體220b。此說明性實(shí)施例具體來說可以適合于將光伏電源裝置103a耦合到兩個(gè)光伏發(fā)電機(jī)(在例如圖1b和5b中所示的系統(tǒng)中)，因?yàn)樵陔娫囱b置的兩側(cè)上，兩個(gè)輸入端子可以耦合到兩個(gè)發(fā)電機(jī)，但是還可以通過將光伏電源裝置103a耦合到單個(gè)發(fā)電機(jī)的方式部署光伏電源裝置103a。

現(xiàn)在參考圖2c，可以配置輸入端子和輸出導(dǎo)體，使得輸入端子210e和210f位于殼體231的相對(duì)側(cè)上，而輸出導(dǎo)體220e和220f位于殼體的另一對(duì)相對(duì)側(cè)上。因此，殼體的四個(gè)側(cè)面包含輸入端子或輸出導(dǎo)體。在一些配置中，此說明性實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)電源裝置鏈的最佳封裝并且使所述電源裝置鏈能夠以緊湊便利的方式存儲(chǔ)?？梢酝ㄟ^將每個(gè)電源裝置耦合到一個(gè)或兩個(gè)光伏模塊的方式部署根據(jù)此實(shí)施例的鏈。

現(xiàn)在參考圖3，殼體231可以容納電路230。在一些實(shí)施例中，電路230可以包含功率轉(zhuǎn)換器240。功率轉(zhuǎn)換器240可以包含直流電-直流電(dc/dc)轉(zhuǎn)換器，例如，降壓、升壓、降壓-升壓、反激和/或正激轉(zhuǎn)換器。在一些實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換器240可以包含直流電-交流電(dc/ac)轉(zhuǎn)換器，也稱為逆變器或微型逆變器。在一些實(shí)施例中，電路230可以包含最大功率點(diǎn)跟蹤(mppt)電路295，其被配置成從電源裝置耦合到的pv發(fā)電機(jī)提取增加的電力。在一些實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換器240可以包含mppt功能性，并且可以不包含mppt電路295。電路230可以進(jìn)一步包括控制裝置270，例如，微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)和/或fpga。控制裝置270可以通過共用總線290控制電路230的其它元件和/或與電路230的其它單元通信。在一些實(shí)施例中，電路230可以包含電路和/或傳感器280，其被配置成測(cè)量光伏發(fā)電機(jī)上或附近的參數(shù)，例如，由發(fā)電機(jī)輸出的電壓和/或電流、由發(fā)電機(jī)輸出的電力、由發(fā)電機(jī)接收的輻照度和/或發(fā)電機(jī)上或附近的溫度。在一些實(shí)施例中，電路230可以包含通信裝置250，其被配置成從其它裝置傳輸和/或接收數(shù)據(jù)和/或命令。通信裝置250可以使用電力線通信(plc)技術(shù)或無線技術(shù)(例如，zigbee、wi-fi、蜂窩通信或其它無線方法)通信。在一些實(shí)施例中，可以通過輸出導(dǎo)體220a和/或220b傳輸和/或接收plc信號(hào)。在一些實(shí)施例中，通信鏈路(例如，光纖)可以與輸出導(dǎo)體220a和/或220b集成并且可以通信方式耦合到通信裝置250。在一些實(shí)施例中，熱傳感器裝置(例如，熱電偶裝置或線性探熱器)可以與輸出導(dǎo)體220a和220b集成，并且可以將溫度測(cè)量值(例如，沿著輸出導(dǎo)體220a和220b在不同位置處獲得的測(cè)量值)提供到控制裝置270。輸入端子210a和210b可以耦合到一個(gè)或多個(gè)光伏模塊的輸出，并且還可以耦合到電路230以處理和/或測(cè)量由對(duì)應(yīng)光伏模塊輸出的電力。在一些實(shí)施例中，電路230可以包含安全裝置260(例如，保險(xiǎn)絲、斷路器和漏電檢測(cè)器)。電路230的各個(gè)組件可以通過共用總線290傳送和/或共享數(shù)據(jù)。

圖4a描繪鏈410的說明性實(shí)施例。鏈410可以包括通過多個(gè)導(dǎo)體412a-d耦合的多個(gè)光伏電源裝置411a-c。在一些實(shí)施例中，類似于鏈410的光伏電源裝置鏈可以包括十個(gè)、二十個(gè)或甚至一百個(gè)光伏電源裝置。在一些實(shí)施例中，鏈410可以作為單個(gè)單元制造和/或出售。光伏電源裝置411a-c可以與本文中描述的光伏電源裝置，例如，圖2a的光伏電源裝置102或圖2b的光伏電源裝置103a類似或相同。導(dǎo)體412a-d可以直接耦合(例如，連接)到光伏電源裝置(例如，411a-c)中包含的dc/dc轉(zhuǎn)換器或dc/ac逆變器的輸出端子。每個(gè)輸出導(dǎo)體412a-d的長度可以適合于使每個(gè)pv電源裝置耦合到光伏串中的光伏發(fā)電機(jī)。由于不同pv發(fā)電機(jī)可以具有不同尺寸，并且由于pv發(fā)電機(jī)在部署期間可以不同地定向，因此電源裝置之間的距離(例如，每個(gè)輸出導(dǎo)體的長度)在不同鏈中可以改變。然而，多個(gè)pv發(fā)電機(jī)(例如，pv面板)具有類似尺寸，并且pv面板一般以兩種方法(垂直地，也稱為“縱向”，或水平地，也稱為“橫向”)中的一種定向，因此具有電源裝置之間的標(biāo)準(zhǔn)距離特征的光伏電源裝置鏈(例如，鏈410)可以部署在多個(gè)光伏系統(tǒng)中。例如，光伏面板一般以標(biāo)準(zhǔn)大小制造，例如，用于住宅設(shè)施的約65乘以約39英寸或用于商業(yè)設(shè)施的約77乘以約39英寸。因此，被配置成部署有尺寸與上文列舉的面板類似的面板的電源裝置鏈可以包含約39、約65或約77英寸長的導(dǎo)體。盡管圖4a中表示的說明性電源裝置411a-c的輸入端子和輸出導(dǎo)體412a-d類似于圖2b中所示定位，但是這并不排除在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下輸入端子和輸出導(dǎo)體類似于圖2a中所示定位的實(shí)施例或各種其它配置。

導(dǎo)體412a-412d可以(例如，在制造或鏈410期間)在制造時(shí)內(nèi)部地連接到光伏電源裝置411a-411c內(nèi)部的電路(例如，圖3的電路230)。例如，導(dǎo)體412b可以在第一端處焊接或經(jīng)由螺釘連接到光伏電源裝置411a中的功率轉(zhuǎn)換器或監(jiān)視裝置，并且在第二端處焊接或經(jīng)由螺釘連接到光伏電源裝置411b中的功率轉(zhuǎn)換器或監(jiān)視裝置。預(yù)連接電源裝置之間的導(dǎo)體可以將每個(gè)電源裝置中特征化的連接器(例如，mc4^tm連接器)的數(shù)目從四(兩個(gè)連接器用于在電源裝置輸入端處連接到pv發(fā)電機(jī)，并且兩個(gè)連接器用于在電源裝置輸出端處連接在電源裝置之間)減少。由于連接器可以是成本高的組件，因此可以實(shí)現(xiàn)大量節(jié)省。另外，在制造期間預(yù)連接電源裝置可以增加系統(tǒng)安全性。例如，如果不恰當(dāng)?shù)剡B接，那么電源裝置之間的連接點(diǎn)容易發(fā)生過熱、電弧和/或可能引起火災(zāi)的其它不安全事件。通過將連接點(diǎn)的數(shù)目從每電源裝置四個(gè)減少到每電源裝置兩個(gè)，在不使用連接器的情況下在制造期間預(yù)連接電源裝置之間的導(dǎo)體可以增加系統(tǒng)安全性。

現(xiàn)在參考圖4b，類似于圖1d中所示的系統(tǒng)，光伏電源裝置鏈104可以包括輸出導(dǎo)體，所述輸出導(dǎo)體是并聯(lián)連接的光伏設(shè)施的接地和電源總線的兩倍。輸入端子106可以耦合到光伏系統(tǒng)的輸出端。輸出導(dǎo)體105a可以使用t形連接器耦合到電源總線，并且輸出導(dǎo)體105b可以使用t形連接器耦合到接地總線。在圖4b中明確表示僅用于電源裝置104a的輸入端子106和輸出導(dǎo)體105a、105b，以減小視覺噪聲。一個(gè)或多個(gè)電源裝置104a-c可以包括dc/dc轉(zhuǎn)換器或dc/ac逆變器，其被配置成輸出所有并聯(lián)連接的裝置共用的dc或ac電壓。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電源裝置104a-c可以包括具有控制器的最大功率點(diǎn)跟蹤(mppt)電路，其被配置成從電源裝置耦合到的pv發(fā)電機(jī)提取最大電力。一個(gè)或多個(gè)電源裝置104a-c可以進(jìn)一步包括控制裝置，例如，微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)和/或fpga。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電源裝置104a-c可以包括電路和/或傳感器，其被配置成測(cè)量光伏發(fā)電機(jī)上或附近的參數(shù)，例如，由發(fā)電機(jī)輸出的電壓和/或電流、由發(fā)電機(jī)輸出的電力、由發(fā)電機(jī)接收的輻照度和/或發(fā)電機(jī)上或附近的溫度。在圖4b中所示的說明性實(shí)施例中的電源裝置鏈104可以包含兩個(gè)長導(dǎo)體，即接地總線116和電源總線115，其中pv電源裝置耦合到兩個(gè)導(dǎo)體，其中相鄰電源裝置之間的距離使所述電源裝置能夠耦合到光伏設(shè)施中的相鄰pv發(fā)電機(jī)。電源裝置可以在制造時(shí)耦合到導(dǎo)體，并且可以與導(dǎo)體緊湊地存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)快速且簡(jiǎn)單的部署。

現(xiàn)在參考圖4c，光伏電源裝置107的說明性實(shí)施例可以具有打開殼體或蓋子232而不是閉合殼體(例如，圖2a中所描繪的殼體231)的特征。蓋子232可以包含電路安裝表面233，所述電路安裝表面可以用于安裝電路230。電路230可以包括本文參考其它圖描述的任一個(gè)和/或全部組件。例如，電路230可以包括功率轉(zhuǎn)換器，例如，dc/dc或dc/ac轉(zhuǎn)換器。作為另一實(shí)例，除了或代替功率轉(zhuǎn)換器，電路230可以包括監(jiān)視裝置。在一些實(shí)施例中，電源裝置107可以被設(shè)計(jì)成可連接到光伏面板接線盒的一部分，從而使電路230直接耦合到位于面板的接線盒中的電子裝置。在一些實(shí)施例中，pv電源裝置107可以包括旁路和/或阻塞二極管，以防止和減少包括pv面板的太陽能電池陣列中的失配效應(yīng)。在一些實(shí)施例中，將蓋子直接耦合到光伏發(fā)電機(jī)接線盒可以致使無需外部輸入端子。輸出導(dǎo)體234a-b可以位于蓋子232的相對(duì)側(cè)上，并且可以耦合到額外的電源裝置(未在圖中明確描繪)，從而形成串聯(lián)連接的裝置鏈。類似于其它說明性實(shí)施例，相鄰電源裝置107之間的距離(即，耦合導(dǎo)體的長度)可以具有合適長度，從而使相鄰電源裝置能夠耦合到光伏設(shè)施中的相鄰光伏模塊。電源裝置可以在制造時(shí)耦合到導(dǎo)體，并且可以與導(dǎo)體緊湊地存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)快速且簡(jiǎn)單的部署。

現(xiàn)在參考圖5a，圖5a描繪根據(jù)說明性實(shí)施例的耦合到光伏發(fā)電機(jī)的電源裝置鏈的一部分。pv發(fā)電機(jī)101e可以包含接線盒601e，從而具有可以耦合到電源裝置102e的輸入端子210q和210r的兩個(gè)輸出端。由pv發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力可以通過接線盒傳送到電源裝置，所述電源裝置可以通過輸入端子210q和210r直接耦合到接線盒。電源裝置102e可以進(jìn)一步包含電路230(未在圖中明確描繪)，所述電路可以包括本文中所描述的不同元件。輸出導(dǎo)體220e可以在一側(cè)上(未明確示出)將電源裝置102e耦合到相鄰電源裝置，而輸出導(dǎo)體220f可以在另一側(cè)上將電源裝置102e耦合到相鄰電源裝置102f，其中輸出導(dǎo)體220f將電源裝置102f耦合到電源裝置102g。為了減小視覺噪聲，在圖中未明確標(biāo)記電源裝置102f、102g的輸入端子和輸出導(dǎo)體。導(dǎo)體220e、220f和220g可以具有合適長度以使電源裝置中的每一個(gè)能夠快速且簡(jiǎn)單地耦合到其相應(yīng)發(fā)電機(jī)，而不需要過度使用導(dǎo)電電纜。例如，如果pv模塊101e、101f和101g具有39英寸的標(biāo)準(zhǔn)寬度并且在垂直定向時(shí)緊鄰彼此放置，那么每個(gè)輸出導(dǎo)體可以約為40至45英寸長。

現(xiàn)在參考圖5b，圖5b描繪根據(jù)說明性實(shí)施例的耦合到光伏發(fā)電機(jī)的電源裝置鏈的一部分。pv發(fā)電機(jī)101a可以包含接線盒601a，發(fā)電機(jī)電纜501a和501b耦合到所述接線盒。由pv發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力通過接線盒傳送到發(fā)電機(jī)電纜，其中電纜501a耦合到電源裝置102a的輸入端子210b并且電纜501b耦合到電源裝置102b的輸入端子210c。電源裝置102a和102b可以通過輸出導(dǎo)體220b耦合到彼此。電源裝置102e可以包含電路230(未在圖中明確描繪)，所述電路可以包括本文中所描述的不同元件。輸出導(dǎo)體220a可以在一側(cè)上(未明確示出)將電源裝置102a耦合到相鄰電源裝置，其中輸入端子210a耦合到相鄰電源線(也未明確示出)。為了減小視覺噪聲，在圖中未明確標(biāo)記電源裝置102b、102c的輸入端子和輸出導(dǎo)體。導(dǎo)體220a、220b和220c可以具有合適長度以使電源裝置中的每一個(gè)能夠快速且簡(jiǎn)單地耦合兩個(gè)相鄰光伏模塊，而不需要過度使用導(dǎo)電電纜。例如，如果pv發(fā)電機(jī)101a、101b和101c具有39英寸的標(biāo)準(zhǔn)寬度并且在垂直定向時(shí)緊鄰彼此放置，那么每個(gè)輸出導(dǎo)體可以約為40至45英寸長。

參考圖5c，說明性實(shí)施例可以包含多個(gè)pv電源裝置104a-c，每個(gè)具有耦合到光伏發(fā)電機(jī)的接線盒(例如，601a)的兩個(gè)輸入端子106(僅明確標(biāo)記用于電源裝置104a)的特征。光伏電力可以通過接線盒和輸入端子流動(dòng)到pv電源裝置。電源裝置可以包含輸出導(dǎo)體105a，其通過t形連接器耦合到接地總線；以及輸出導(dǎo)體105b，其通過t形連接器耦合到電源總線。接地總線和電源總線可以耦合到鏈中的每個(gè)電源裝置的輸出導(dǎo)體，由此將所有光伏模塊并聯(lián)耦合在串中。相鄰pv電源裝置之間的距離可以使所述pv電源裝置能夠耦合到光伏設(shè)施中的相鄰pv發(fā)電機(jī)。電源裝置可以在制造時(shí)耦合到兩個(gè)導(dǎo)體(接地總線和電源總線)，并且可以與導(dǎo)體緊湊地存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)快速且簡(jiǎn)單的部署。

現(xiàn)在參考圖6，一些說明性實(shí)施例包含存儲(chǔ)裝置，所述存儲(chǔ)裝置用于通過實(shí)現(xiàn)電源裝置鏈的便利存儲(chǔ)以及快速且簡(jiǎn)單部署的方式存儲(chǔ)電源裝置鏈。光伏電源裝置鏈可以包括通過輸出導(dǎo)體220耦合到彼此的pv電源裝置102?？梢酝ㄟ^纏繞存儲(chǔ)裝置400來存儲(chǔ)所述鏈。在圖6中所描繪的說明性實(shí)施例中，存儲(chǔ)裝置400是圓柱形卷軸，但是可以使用其它形狀進(jìn)行纏繞。圓柱形形狀可以使部署更容易，因?yàn)榕c電纜布線卷軸很相似，圓柱形卷軸可以沿著光伏設(shè)施中的地面滾動(dòng)。存儲(chǔ)裝置可以被設(shè)計(jì)成允許有效地封裝電源裝置鏈。例如，如果存儲(chǔ)裝置類似于圖4中所描繪的圓柱形卷軸，那么可以考慮耦合電源裝置的導(dǎo)體的長度來選擇卷軸的直徑，因此當(dāng)鏈纏繞在卷軸上時(shí)，電源裝置可以在卷軸上緊鄰彼此定位，緊密地按壓在一起以進(jìn)行緊湊存儲(chǔ)。

在一些實(shí)施例中，設(shè)備包含多個(gè)電源裝置和連接到這些電源裝置的多個(gè)光伏發(fā)電機(jī)。電源裝置可以包含輸入端子、公用端子以及第一輸出端子和第二輸出端子。第一電源裝置的輸入端子可以連接到多個(gè)光伏發(fā)電機(jī)中的一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的第一電源端子，第二電源裝置的第一輸出端子可以連接到多個(gè)光伏發(fā)電機(jī)中的另一個(gè)光伏發(fā)電機(jī)的第二電源端子，且第二電源裝置的第二輸出端子可以連接到第一電源裝置的公用端子。第一和第二輸出端子可以輸出共用輸出電壓，其中流過電源裝置的總輸出電流(例如，光伏串電流，其中電源裝置是光伏串的一部分)在流過第一輸出端子的第一輸出電流與流過第二輸出端子的第二輸出電流之間分開。第一輸出電流可以進(jìn)一步流過連接的光伏發(fā)電機(jī)，并且在一些實(shí)施例中，可以操作電源裝置以提供對(duì)應(yīng)于光伏發(fā)電機(jī)的最大功率點(diǎn)電流的第一輸出電流。可以操作電源裝置以提供與總輸出電流與第一輸出電流之間的差流對(duì)應(yīng)的第二輸出電流。

在一些實(shí)施例中，第一輸出端子可以包括連接器，所述連接器被設(shè)計(jì)成例如使用mc4^tm連接器連接到光伏發(fā)電機(jī)端子。在一些實(shí)施例中，第二輸出端子和共用端子可以包括預(yù)連接到電源裝置和其它電源裝置的導(dǎo)體(例如，圖2a的導(dǎo)體220c和220d，或圖2b的導(dǎo)體220a和220b)。將電源裝置的電流分成兩個(gè)或多于兩個(gè)部分可以產(chǎn)生較小電流部分，所述較小電流部分允許使用可以比否則需要的電纜更細(xì)且更便宜的電纜。

這些電源裝置中的至少一個(gè)可以包含匯流箱，其被配置成耦合到多個(gè)光伏串并用于組合從多個(gè)光伏串產(chǎn)生的電力。一個(gè)或多個(gè)電源裝置可以包含一個(gè)或多個(gè)傳感器或傳感器接口，其被配置成用于測(cè)量或接收與多個(gè)光伏發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。一個(gè)或多個(gè)電源裝置可以包含一個(gè)或多個(gè)安全開關(guān)，其被配置成用于在檢測(cè)到預(yù)定義的潛在不安全條件時(shí)或響應(yīng)于手動(dòng)觸發(fā)使光伏發(fā)電機(jī)斷開連接和/或短路。手動(dòng)觸發(fā)可以包含激活快速關(guān)機(jī)開關(guān)或按鈕。

在一些實(shí)施例中，電源裝置可以包含輸出導(dǎo)體，其被配置成用于傳輸和/或接收plc信號(hào)。通信鏈路(例如可以與輸出導(dǎo)體集成并且可以通信方式耦合到通信裝置。熱傳感器裝置可以與輸出導(dǎo)體集成，并且可以將溫度測(cè)量值提供到與所述設(shè)備相關(guān)聯(lián)的控制裝置。熱傳感器裝置可以包含熱電偶裝置和/或線性探熱器。由熱傳感器裝置獲得的溫度測(cè)量值可以在沿輸出導(dǎo)體的一個(gè)或多個(gè)位置獲得。

在一些實(shí)施例中，設(shè)備包含多個(gè)電源裝置和多個(gè)導(dǎo)體連接，所述導(dǎo)體各自將一個(gè)電源裝置連接到至少一個(gè)其它電源裝置。第一導(dǎo)體可以連接在第一電源裝置的輸入與第一發(fā)電機(jī)的第一輸出之間。第二導(dǎo)體可以連接在第一電源裝置的輸出與第一發(fā)電機(jī)的第二輸出之間。第三導(dǎo)體可以連接在第二電源裝置的輸出與第一電源裝置的公用端子之間。導(dǎo)體可以內(nèi)部地連接到對(duì)應(yīng)電源裝置內(nèi)部的電路。多個(gè)導(dǎo)體中的至少一個(gè)可以在第一端處焊接或經(jīng)由螺釘連接到電源裝置。導(dǎo)體的第二端可以焊接或經(jīng)由螺釘連接到另一個(gè)電源裝置。具體來說，第一端和第二端可以各自連接到對(duì)應(yīng)電源裝置中的功率轉(zhuǎn)換器或監(jiān)視裝置。

其它實(shí)施例可以考慮替代存儲(chǔ)技術(shù)，例如，將電源裝置鏈封裝到盒中，將鏈纏繞在多個(gè)桿上等。

盡管已經(jīng)示出和描述所選擇的本發(fā)明的實(shí)施例，但是將理解，本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例。實(shí)際上，應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書和其等效物界定。此外，一個(gè)實(shí)施例的元件可以與其它實(shí)施例的元件以適當(dāng)?shù)慕M合形式或子組合形式進(jìn)行組合。例如，類似于如圖中關(guān)于圖2a的端子210c和210d所示，圖4c的導(dǎo)體234a-b可以位于蓋子232的同一側(cè)。作為另一實(shí)例，電源裝置鏈可以將多個(gè)光伏發(fā)電機(jī)并聯(lián)連接，如圖5c中所示，其中多個(gè)光伏發(fā)電機(jī)中的每一個(gè)包括多個(gè)串聯(lián)連接的光伏面板(如在圖1e中所示)或光伏電池。

在本文所揭示的說明性實(shí)施例中，光伏發(fā)電機(jī)用作可以利用所揭示的新穎特征的電源的實(shí)例。每個(gè)pv發(fā)電機(jī)可以包括一個(gè)或多個(gè)太陽能電池、一個(gè)或多個(gè)太陽能電池串、一個(gè)或多個(gè)太陽能面板、一個(gè)或多個(gè)太陽能瓦或其組合。在一些實(shí)施例中，除了或代替光伏面板，電源可以包含電池、飛輪、風(fēng)力渦輪機(jī)或水電渦輪機(jī)、燃料電池或其它能源。使用pv發(fā)電機(jī)的本文所揭示的系統(tǒng)、設(shè)備和方法可以同樣適用于使用額外電源的替代系統(tǒng)，并且這些替代系統(tǒng)包含在本文所揭示的實(shí)施例中。