專利名稱：太陽能轉(zhuǎn)換器，包括溫度受控的太陽能轉(zhuǎn)換器，以及相關(guān)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)介紹了太陽能轉(zhuǎn)換器，例如溫度受控的太陽能轉(zhuǎn)換器，以及相關(guān)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
太陽能轉(zhuǎn)換器可能會(huì)工作在高溫環(huán)境和大工作溫度范圍環(huán)境下。對(duì)于工作在這樣環(huán)境中的太陽能轉(zhuǎn)換器，高溫暴露與大工作溫度范圍會(huì)增加該太陽能轉(zhuǎn)換器的使用壽命中各種部件故障的風(fēng)險(xiǎn)。另外，太陽能轉(zhuǎn)換器中的某些部件可能會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如不能充分散熱，可能會(huì)增加太陽能轉(zhuǎn)換器中各種部件發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。


圖1為根據(jù)本技術(shù)的一實(shí)施例配置的太陽能轉(zhuǎn)換器的部件的框圖。圖2為用于運(yùn)行根據(jù)本技術(shù)的一實(shí)施例配置的太陽能轉(zhuǎn)換器的過程的流程圖。圖3為用于確定根據(jù)本技術(shù)的一實(shí)施例配置的太陽能轉(zhuǎn)換器中的部件溫度設(shè)定點(diǎn)的過程的流程圖。圖4為用于確定根據(jù)本技術(shù)的一實(shí)施例配置的太陽能轉(zhuǎn)換器中的部件的溫度的過程的流程圖。圖5為用于確定根據(jù)本技術(shù)的一實(shí)施例配置的太陽能轉(zhuǎn)換器的冷卻裝置的可變速率的速率的過程的流程圖。圖6為示出了通過根據(jù)本技術(shù)的一實(shí)施例配置的太陽能轉(zhuǎn)換器的部件的冷卻劑流的框圖。詳細(xì)說明A.總覽

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開介紹了太陽能轉(zhuǎn)換器，包括溫度受控的太陽能轉(zhuǎn)換器。具體細(xì)節(jié)將在下面的說明及圖1-6中闡述，以提供對(duì)本技術(shù)幾個(gè)實(shí)施例的全面的理解。但是，描述太陽能轉(zhuǎn)換器的公知方面的其它細(xì)節(jié)將不在以下公開中進(jìn)行闡述，以免不必要地影響對(duì)各個(gè)實(shí)施例的介紹。圖中示出的很多細(xì)節(jié)、尺寸、角度和其它特征僅為例證特定的實(shí)施例。因此，其它實(shí)施例可以具有其它細(xì)節(jié)、尺寸、角度和特征。另外，進(jìn)一步的實(shí)施例可以無需以下介紹的細(xì)節(jié)中的若干細(xì)節(jié)而被實(shí)際應(yīng)用。在這些圖中，相同的參考數(shù)字標(biāo)識(shí)了相同的，或至少是基本相似的元件。為了方便對(duì)任何特定元件的討論，該元件的參考數(shù)字的最高有效的一或多位數(shù)字指代該元件被第一次介紹的那張附圖。例如，元件丄00參照?qǐng)D1第一次被介紹和討論。在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能轉(zhuǎn)換器包括溫度被控制的部件。該部件可以與將來自太陽能面板的直流電力轉(zhuǎn)換為供現(xiàn)場使用或傳輸?shù)酵ㄓ秒娋W(wǎng)的交流電力相關(guān)。例如，該部件可以是電氣或電子部件(例如，功率晶體管或控制板)或非電氣及非電子部件(例如，散熱器)。在太陽能轉(zhuǎn)換器工作時(shí)，由于該部件所產(chǎn)生的熱量或從其它部件處吸收的熱量，該部件的溫度會(huì)升高。該太陽能轉(zhuǎn)換器還包括配置為測量鄰近該部件的位置的溫度的溫度傳感器，以及配置為冷卻該部件的冷卻裝置。該太陽能轉(zhuǎn)換器還包括耦合到所述溫度傳感器和冷卻裝置的控制器。該控制器經(jīng)編程或配置來接收來自所述溫度傳感器的溫度，并基于所述溫度和該部件的溫度設(shè)定點(diǎn)來控制該冷卻裝置。所述溫度設(shè)定點(diǎn)可以是預(yù)先確定或計(jì)算出的值，該值基于1)部件初始溫度(例如，最初最低的環(huán)境溫度)，幻該部件的溫度偏移限制，以及3)該部件的絕對(duì)溫度限制。在另一實(shí)施例中，用于冷卻太陽能轉(zhuǎn)換器的部件的方法包括確定該部件的溫度并基于該溫度和該部件的溫度設(shè)定點(diǎn)來對(duì)配置為冷卻該部件的冷卻裝置進(jìn)行控制。該溫度設(shè)定點(diǎn)基于1)部件初始溫度(例如，最初最低的環(huán)境溫度)，幻該部件的溫度偏移限制。在一些情況下，該溫度設(shè)定點(diǎn)進(jìn)一步基于；3)該部件的絕對(duì)溫度限制。Β.
具體實(shí)施例方式圖1為根據(jù)具體實(shí)施例配置的太陽能轉(zhuǎn)換器100的部件的框圖。這些部件可以被放置或包括在太陽能轉(zhuǎn)換器100的實(shí)體的柜或外殼(圖1未示出)中。太陽能轉(zhuǎn)換器100
及其部件可以配置為如2009年11月11日提交的編號(hào)_，題為“太陽能轉(zhuǎn)換器柜結(jié)
構(gòu)”，代理機(jī)構(gòu)案號(hào)65564-8020. USOl的美國專利申請(qǐng)中所介紹的那樣，該美國專利申請(qǐng)的整體通過引用并入本申請(qǐng)。太陽能轉(zhuǎn)換器100包括直流(DC)輸入部件145，其接收由與太陽能轉(zhuǎn)換器100耦合的光電陣列所產(chǎn)生的直流電。太陽能轉(zhuǎn)換器100包括功率晶體管120，例如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，其將直流電轉(zhuǎn)換為供交流輸出部件150輸出給公用電網(wǎng)的交流電。太陽能轉(zhuǎn)換器100進(jìn)一步包括各種其它的電氣和/或電子部件125，例如電路板、電容器、變壓器、 電感器、電氣連接器、和/或執(zhí)行和/或使能夠執(zhí)行各種功能的其它部件。太陽能轉(zhuǎn)換器100還包括散熱器130、多個(gè)溫度傳感器135、以及多個(gè)可變速率冷卻裝置140。散熱器130可以放置為鄰近該太陽能轉(zhuǎn)換器100的產(chǎn)生大量熱量的部件，例如該功率晶體管120，從而排散產(chǎn)生的熱量。所述多個(gè)溫度傳感器135可以包括集成電路溫度傳感器、熱敏電阻、熱電偶、雙金屬熱開關(guān)、熱換能器或激勵(lì)器，或任何其它適合的測量或檢測溫度的裝置。所述多個(gè)溫度傳感器135可以置于太陽能轉(zhuǎn)換器100的不同位置。例如，第一溫度傳感器135可以放置在鄰近該太陽能轉(zhuǎn)換器100的進(jìn)氣口(未示出)，一個(gè)或多個(gè)第二溫度傳感器135可以置于鄰近散熱器130的一部分，而第三溫度傳感器135可以置于鄰近某些部件(例如，電感器)。其它溫度傳感器135可以置于鄰近太陽能轉(zhuǎn)換器100 的其他部件。多個(gè)可變速率冷卻裝置140可以包括，例如，可以運(yùn)行在可變速率(例如，全速 (100%)，半速(50%)，或任何其它低于100%的速度)的多個(gè)風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)。作為另一個(gè)例子，所述多個(gè)可變速率冷卻裝置140可以包括水或流體冷卻系統(tǒng)，其具有可變的速率(例如，液態(tài)冷卻劑的流速)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，上述多個(gè)可變速率冷卻裝置140可以包括各類用于冷卻或降低太陽能轉(zhuǎn)換器100的部件溫度的裝置。太陽能轉(zhuǎn)換器100還包括控制器115，其包括處理器105和一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì) 110。例如，控制器115可以包括具有數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的控制板和相關(guān)存儲(chǔ)介質(zhì)。作為另一例子，控制器115可以包括具有中央處理單元(CPU)和相關(guān)存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算裝置(例如，通用計(jì)算裝置)。存儲(chǔ)介質(zhì)110可以是能夠被處理器105訪問的任何可用介質(zhì)，并可以包括易失性和非易失性介質(zhì)，以及可移除與不可移除介質(zhì)。舉例來說且不具限定性地，該存儲(chǔ)介質(zhì)110可以包括通過各種適當(dāng)?shù)男畔⒋鎯?chǔ)方法或技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的易失性和非易失性、可移除與不可移除介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)包括，但不限于，RAM、R0M、EEPR0M、閃存或其它存儲(chǔ)技術(shù)， 或任何其它可以用于存儲(chǔ)所需信息并可以被處理器105訪問的介質(zhì)(例如，磁盤)。存儲(chǔ)介質(zhì)110存儲(chǔ)信息112。信息112包括能夠被處理器105執(zhí)行的指令，例如程序模塊。通常，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例行程序、程序、 對(duì)象、算法、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、等等。信息112還包括數(shù)據(jù)，例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)寄存器中的值，其可以被處理器105訪問或使用。處理器105可以使用信息112來執(zhí)行各種功能或使得各種功能被執(zhí)行。存儲(chǔ)介質(zhì)還存儲(chǔ)了溫度控制信息114。處理器105可以使用該溫度控制信息 114來執(zhí)行與控制太陽能轉(zhuǎn)換器100的溫度相關(guān)的各種功能，或使得這些功能被執(zhí)行。太陽能轉(zhuǎn)換器100還可以包括圖1中沒有示出的部件。例如，太陽能轉(zhuǎn)換器100 可以包括用于清潔入口空氣的過濾器。作為另一個(gè)例子，太陽能轉(zhuǎn)換器100可以包括通信部件(例如，有線或無線網(wǎng)絡(luò)接口，調(diào)制解調(diào)器，等)，其使得太陽能轉(zhuǎn)換器100為各種目的連接到計(jì)算系統(tǒng)(例如，遠(yuǎn)程計(jì)算系統(tǒng))，例如為了診斷和/或監(jiān)控目的。圖2為用于運(yùn)行太陽能轉(zhuǎn)換器100的過程200的流程圖。為簡潔起見，該過程200， 以及分別在圖3、圖4和圖5中的過程300、400和500，被描述為由控制器115來執(zhí)行。但是，該過程200、300、400和500中的一個(gè)或多個(gè)過程中的一個(gè)或多個(gè)步驟和/或其它方面可以由太陽能轉(zhuǎn)換器100的一個(gè)或多個(gè)其它部件來執(zhí)行。過程200始于步驟205，其中控制器115確定太陽能轉(zhuǎn)換器100的一個(gè)或多個(gè)部件的一個(gè)或多個(gè)溫度設(shè)定點(diǎn)，如將參照?qǐng)D 3所介紹的。圖3為根據(jù)過程200的步驟205的實(shí)施例的用于確定太陽能轉(zhuǎn)換器100的一個(gè)或多個(gè)部件的一個(gè)或多個(gè)溫度設(shè)定點(diǎn)的過程300的流程圖。過程300始于步驟305，其中控制器115選擇要被確定溫度設(shè)定點(diǎn)的部件。步驟310中，控制器115確定部件初始溫度。太陽能轉(zhuǎn)換器100可以僅在白天工作，因此太陽能轉(zhuǎn)換器100中的部分或全部部件在可能太陽能轉(zhuǎn)換器100不工作的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生或吸收熱量。由于這些部件沒有在產(chǎn)生或吸收熱量，這些部件的溫度下降。這些部件的溫度下降使得這些部件的溫度與在特定時(shí)間點(diǎn)上的環(huán)境溫度相同。例如，一個(gè)或多個(gè)部件的溫度下降到與M小時(shí)周期內(nèi)的最低環(huán)境溫度相同(通常的對(duì)小時(shí)周期，例如從一天中的日出時(shí)到下一天的日出時(shí))。作為另一個(gè)例子，一個(gè)或多個(gè)部件的溫度下降但仍比這M小時(shí)周期內(nèi)經(jīng)歷的最低環(huán)境溫度高。在太陽能轉(zhuǎn)換器100沒有在產(chǎn)生電力的時(shí)候，控制器115可以換周期性地或在不同時(shí)間接收來自鄰近該部件的溫度傳感器的測量結(jié)果。然后，控制器115可以使用由鄰近該部件的溫度傳感器135所報(bào)告的最低測量溫度作為所述部件初始溫度。如本文中更加詳細(xì)介紹地，將最低測量溫度作為所述部件初始溫度使得控制器115控制該部件溫度，從而使該部件所經(jīng)歷的日常偏移最小。這又降低了由不同材料隨溫度變化而重復(fù)地不均勻膨脹和收縮導(dǎo)致部件循環(huán)熱疲勞的風(fēng)險(xiǎn)。在一些實(shí)施例中，控制器115可以太陽能轉(zhuǎn)換器100柜的里面或外面的其它位置上的溫度傳感器135所報(bào)告的最低測量溫度作為所述部件初始溫度。在一些實(shí)施例中，該控制器115可以使用固定的常量，或所述最低測量溫度與該固定常量的組合來作為該部件初始溫度。在一些實(shí)施例中，控制器115接收來自另一來源，例如計(jì)算系統(tǒng)、氣象站、或其它太陽能轉(zhuǎn)換器的測量結(jié)果，并將接收到的測量結(jié)果作為該部件初始溫度。在步驟315，控制器115確定該部件的絕對(duì)溫度限制。該部件的絕對(duì)溫度限制是一個(gè)常量，在太陽能轉(zhuǎn)換器100工作時(shí)，該部件的溫度通常不應(yīng)達(dá)到或超過這一常量。該絕對(duì)溫度限制可以已經(jīng)由該部件的制造商或供應(yīng)商提供，和/或由可靠性建模來確定。如果該部件溫度達(dá)到或超過該絕對(duì)溫度限制，將可能會(huì)增大化學(xué)故障、滲出、和/或要么早早地用壞該部件的風(fēng)險(xiǎn)。例如，控制器115可以確定在太陽能轉(zhuǎn)換器100工作時(shí)散熱器130的溫度(Ths)通常應(yīng)低于一個(gè)常量(Chs)，如等式(1)所示Ths < Chs絕對(duì)溫度限制(1)在一些實(shí)施例中，該絕對(duì)溫度限制是取決于諸如太陽能轉(zhuǎn)換器100正在產(chǎn)生的功率、太陽能轉(zhuǎn)換器100的電壓、和/或太陽能轉(zhuǎn)換器100的電流等幾個(gè)因素的變量。在步驟320中，控制器115確定是否使用該部件的溫度偏移限制。如果不使用，過程300進(jìn)入步驟330。如果使用，過程300進(jìn)入步驟325，其中控制器115確定該部件的溫度偏移限制。部件的溫度偏移是該部件的溫度相對(duì)于所述部件初始溫度的變化(例如，溫度的上升)，且該溫度偏移限制是常量。該部件的溫度通常不應(yīng)達(dá)到或超過該部件初始溫度與該溫度偏移限制的和。該溫度偏移限制可以已經(jīng)由該部件的制造商或供應(yīng)商提供，和 /或由可靠性建模來確定。如果該部件的溫度達(dá)到或超過了該部件初始溫度與該溫度偏移限制的和，可能會(huì)增大由不同材料隨溫度變化而重復(fù)地不均勻膨脹和收縮導(dǎo)致部件循環(huán)熱疲勞的風(fēng)險(xiǎn)。例如，散熱器130的溫度(Ths)通常不會(huì)超過該部件初始溫度(THSft·。與該溫度偏移限制(CHS_iS_a)的和，如等式⑵所示Ths < Iasft始溫度+Qis溫度偏移限制 (2)在一些實(shí)施例中，該溫度偏移限制是取決于諸如太陽能轉(zhuǎn)換器100正在產(chǎn)生的功率、太陽能轉(zhuǎn)換器100的電壓、和/或太陽能轉(zhuǎn)換器100的電流等幾個(gè)因素的變量。在步驟325之后，該過程300進(jìn)入步驟330，其中控制器115確定該部件的溫度設(shè)定點(diǎn)。該部件溫度設(shè)定點(diǎn)為該部件絕對(duì)溫度限制與該部件溫度偏移限制和該部件初始溫度之和中的最小者。例如，控制器115可以確定散熱器130的溫度設(shè)定點(diǎn)(Thssj^)是散熱器絕對(duì)溫度限制的值與該部件初始溫度(Thsw㈱與散熱器溫度偏移限制度偏_制)之和中的最小者，如等式⑶所示Ths設(shè)定點(diǎn)=min (Chs絕對(duì)溫度限制，(Ths初始溫度+Qis溫度偏移限制))(3)對(duì)于控制器115不為其使用部件溫度偏移限制的部件，部件溫度設(shè)定點(diǎn)等于部件絕對(duì)溫度限制。在確定了該部件的溫度設(shè)定點(diǎn)之后，過程300進(jìn)入步驟340，其中控制器115選擇下一個(gè)要為其確定溫度設(shè)定點(diǎn)的部件，并為所述下一個(gè)部件執(zhí)行步驟315-330。例如，控制器115可以為控制器115、鄰近電感器的框架結(jié)構(gòu)、和/或太陽能轉(zhuǎn)換器100的其它部件確定溫度設(shè)定點(diǎn)。另外地，或作為替代方式，控制器115可以確定太陽能轉(zhuǎn)換器100的柜里面或太陽能轉(zhuǎn)換器100的柜外面的特定位置上的溫度設(shè)定點(diǎn)。如果沒有更多的部件，過程300 就結(jié)束了。再回到圖2，在步驟205之后，過程205進(jìn)入步驟210，其中控制器115確定部件溫度。如上所述，溫度傳感器135可以被放置為直接鄰近太陽能轉(zhuǎn)換器100的部件，溫度傳感器135的溫度測量結(jié)果可以被用作該部件溫度的測量結(jié)果。另外地，或作為替代方式，控制器115可能必須確定沒有溫度傳感器直接鄰近的另一部件的溫度。例如，第一部件(例如， 散熱器130)可以鄰近第二部件(例如，功率晶體管120)，這兩個(gè)部件之間有材料。控制器 115可以基于第一部件的測得的溫度來估計(jì)該第二部件的溫度，如參照?qǐng)D4所進(jìn)一步介紹的。圖4為根據(jù)過程200的步驟210的一實(shí)施例的用于確定太陽能轉(zhuǎn)換器100的部件的溫度的過程400的流程圖。該過程400始于步驟405，其中溫度傳感器135測量一個(gè)位置 (例如，直接鄰近第一部件，例如散熱器130)上的溫度。在步驟410中，控制器115接收該溫度測量結(jié)果并基于該溫度測量結(jié)果和其它因素來估計(jì)部件的溫度，所述其它因素如兩個(gè)部件之間的熱傳遞速率和這兩個(gè)部件之間的介質(zhì)的熱阻。例如，使用散熱器130的測得溫度(Ths)，可以使用等式(4)估計(jì)功率晶體管120的溫度(Tpt)Tpt = Ths+熱傳遞速率X熱阻(4)在等式⑷中，Tpt是功率晶體管120的溫度，Ths是散熱器130的溫度，熱傳遞速率是熱量從功率晶體管120傳導(dǎo)到散熱器130的速率，而熱阻是功率晶體管120與散熱器 130之間的材料的熱阻。過程400在步驟410后結(jié)束。在回到圖2，過程200進(jìn)入步驟215，其中，控制器115基于部件溫度設(shè)定點(diǎn)和部件溫度來控制可變速率冷卻裝置140，如參照?qǐng)D5所進(jìn)一步介紹的。圖5為根據(jù)過程200的步驟215的一實(shí)施例的用于確定可變速率冷卻裝置140的速率的過程500的流程圖。過程500始于步驟505，其中該控制器115選擇一個(gè)要為其確定速率的部件。在步驟510中，基于該部件溫度設(shè)定點(diǎn)和部件溫度(測得或估計(jì)出)，控制器 115確定該可變速率冷卻裝置140的速率。例如，如果該可變速率冷卻裝置140包括風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，確定的速率是風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的速度，表示為風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的最大速度的百分比 (例如，20%)。控制器115可以使用比例控制、比例積分(PI)控制、比例積分微分(PID) 控制、或使用其它技術(shù)來確定該速率?？刂破?15可以推遲開始該可變速率冷卻裝置140的運(yùn)行或啟動(dòng)，直到部件溫度處于該部件溫度設(shè)定點(diǎn)的特定范圍之內(nèi)。例如，如果是散熱器130的溫度設(shè)定點(diǎn)為χ?jǐn)z氏度，控制器115可以推遲該可變速率冷卻裝置140的初始運(yùn)行，直至該散熱器溫度達(dá)到x-m攝氏度。一旦散熱器溫度達(dá)到x-m攝氏度，控制器115可以在最小速率(例如，15%)運(yùn)行該可變速率冷卻裝置140。隨著散熱器溫度的升高，控制器115繼續(xù)在整個(gè)的特定空段中以該最小速率運(yùn)行該可變速率冷卻裝置140，直至散熱器溫度達(dá)到x-n攝氏度。當(dāng)散熱器溫度超過x-n攝氏度，控制器115可以提高可變速率冷卻裝置140的速率。推遲開始該可變速率散熱裝置140的運(yùn)行的一個(gè)好處在于，這降低了和/或最小化了運(yùn)行該可變速率散熱裝置140和相關(guān)部件所需的電力。由于太陽能轉(zhuǎn)換器110可以向電網(wǎng)提供更多的電力和/或最小化了向電網(wǎng)索取的電力，因此，這有助于最大化太陽能轉(zhuǎn)換器100的總體效率。在可變速率冷卻裝置140包括風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的一實(shí)施例中，推遲風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行還有另外一個(gè)好處。在某些實(shí)施例中，環(huán)境空氣可能是潮濕的。如果風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)使潮濕的空氣在太陽能轉(zhuǎn)換器100的溫度略低于潮濕空氣的部件上面移動(dòng)，某些部件例如敏感電子設(shè)備上可能會(huì)出現(xiàn)冷凝，構(gòu)成對(duì)這些部件的潛在威脅。這一場景有在某些時(shí)候發(fā)生的可能性，例如日出剛過，那時(shí)環(huán)境空氣是最潮濕的。在一些實(shí)施例中，控制器115推遲開始風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的工作，直至一個(gè)或多個(gè)部件的一個(gè)或多個(gè)溫度超過環(huán)境溫度。這些部件的溫度可能必須剛剛超過該環(huán)境溫度，或者超出環(huán)境溫度達(dá)一個(gè)閾值量(預(yù)先定義或其它)。 推遲風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的初始運(yùn)行使得部件溫度在遭遇氣流之前得到了提升，于是如果或者當(dāng)潮濕空氣通過這些太陽能轉(zhuǎn)換器部件上面時(shí)，這些部件的熱量抑制冷凝在這些部件表面上的形成，這些部件表面可以是敏感電子設(shè)備表面。在步驟515中，控制器115選擇要為其確定可變速率冷卻裝置140的速率的下一部件，并為該下一部件執(zhí)行步驟510。如果沒有其它部件，過程500進(jìn)入步驟520?？刂破?115使用等式(5)確定為所有部件已確定的速率(Rateei，Ratee2,。。。RateJ中的最大速率，從而確定可變速率冷卻裝置140的速率(Rate)Rate = max (Rateci, Ratec2,…，Ratecn)(5)例如，如果控制器115確定的第一部件的可變速率冷卻裝置140的第一速率為 15%，確定的第二部件的可變速率冷卻裝置140的第一速率為25%，第三部件的可變速率冷卻裝置140的第一速率為20%，控制器115將會(huì)把可變速率冷卻裝置140的速率設(shè)定為這三個(gè)速率中的最大速率，即25%?？刂破?15可以將最大速率用為這些可變速率冷卻裝置140的速率，因?yàn)檫@些可變速率冷卻裝置140通常通過能夠冷卻多個(gè)部件的機(jī)制來冷卻所述多個(gè)部件。例如，如果這些可變速率冷卻裝置140包括風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，其中每個(gè)風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)向同一組部件提供空氣，例如，使用接觸該同一組部件的公共氣室。換句話說，太陽能轉(zhuǎn)換器100使用單個(gè)冷卻源(使用公共機(jī)制來進(jìn)行冷卻的多個(gè)可變速率冷卻裝置140) 來控制太陽能轉(zhuǎn)換器100的多個(gè)部件的溫度。這些可變速率冷卻裝置140也提供了冗余，于是，就算太陽能轉(zhuǎn)換器100在高溫下全力運(yùn)轉(zhuǎn)，即使第一可變速率冷卻裝置140出現(xiàn)故障，至少有第二可變速率冷卻裝置140可以對(duì)太陽能轉(zhuǎn)換器100的部件進(jìn)行冷卻。例如，控制器115可以檢測第一和第二可變速率冷卻裝置，確定第一或第二可變速率冷卻裝置是否出現(xiàn)故障，并控制沒有故障的可變速率冷卻裝置(例如，通過增大沒有故障的可變速率冷卻裝置的速率)。另外，每個(gè)可變速率冷卻裝置140可以以降額值(例如，較低的速率)運(yùn)行在正常條件下。例如，如果可變速率冷卻裝置140包括風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，這些風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)可以運(yùn)行在半速而仍能對(duì)太陽能轉(zhuǎn)換器100的部件進(jìn)行冷卻，即使太陽能轉(zhuǎn)換器100在高溫下全力工作。能夠?qū)⒖勺兯俾世鋮s裝置 140在降額值運(yùn)行的能力降低了一個(gè)或多個(gè)可變速率冷卻裝置140在太陽能轉(zhuǎn)換器100的使用壽命中出現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)。相反地，傳統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)換器的已有冷卻技術(shù)通常使用多個(gè)風(fēng)扇，每個(gè)風(fēng)扇冷卻該已有太陽能轉(zhuǎn)換器的需要冷卻的適當(dāng)?shù)牟考蛹?。因此，傳統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)換器不能使用單個(gè)冷卻裝置來控制所有需要冷卻的部件的溫度。另外，使用多個(gè)風(fēng)扇增加了額外的故障模式。另外，由于傳統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)換器風(fēng)扇一般位于傳統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的多個(gè)位置， 它們無法提供冗余，于是如果一個(gè)風(fēng)扇出現(xiàn)故障，由該故障風(fēng)扇冷卻的部件一般將不能被另一風(fēng)扇冷卻。另外，傳統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)換器對(duì)每個(gè)風(fēng)扇的速率控制獨(dú)立于其它風(fēng)扇的速率。 因此，傳統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)換器一般無法聯(lián)合控制多個(gè)風(fēng)扇的多個(gè)風(fēng)扇速率?；氐綀D2，過程200進(jìn)入步驟220，其中控制器115確定太陽能轉(zhuǎn)換器100是否還在產(chǎn)生電力。如果是，該過程200回到步驟210。如果否，該過程200結(jié)束。太陽能轉(zhuǎn)換器 100可以僅在有太陽的時(shí)候產(chǎn)生電力，因此，沒有必要在日落之后及日出之前對(duì)太陽能轉(zhuǎn)換器100的各個(gè)部件進(jìn)行冷卻。在一些實(shí)施例中，即使在太陽能轉(zhuǎn)換器100不再產(chǎn)生電力之后，太陽能轉(zhuǎn)換器100仍持續(xù)冷卻各個(gè)部件。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，圖2-5中任意附圖所示的步驟都可以以多種方式調(diào)整。例如，這些步驟間的順序可以重新布置；子步驟可以同步進(jìn)行；示出的步驟可以省略， 或可以包括其它步驟；等等。例如，在一些實(shí)施例中，不為每個(gè)部件確定部件初始溫度(過程300的步驟30 ，控制器115改為為每個(gè)部件使用同一最低溫度(例如，一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器135所報(bào)告的最低溫度)。作為另一個(gè)例子，在一些實(shí)施例中，當(dāng)可變速率冷卻裝置140全力工作且部件溫度超過特定閾值時(shí)，太陽能轉(zhuǎn)換器100可以降低其電力輸出。作為另一例子，太陽能轉(zhuǎn)換器100可以在部件溫度超過特定閾值時(shí)停止電力產(chǎn)生。圖6為示出了通過太陽能轉(zhuǎn)換器100的部件的冷卻劑(例如，空氣、流體等)流的框圖。冷卻太陽能轉(zhuǎn)換器100的部件的能力更強(qiáng)的冷卻劑(例如，因?yàn)槠錅囟茸畹?，例如溫度最低的空?，如箭頭605所示，被首先導(dǎo)到熱敏性較高的部件610。隨著冷卻劑變暖，其可以被導(dǎo)到熱敏性較低的部件615，并隨后如箭頭620所示被釋放或回收。例如，如果可變速率冷卻裝置140包括風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的氣流可以首先流動(dòng)越過或通過熱敏性更高的部件例如功率晶體管120。從熱敏性更高的部件上吸走熱量后，氣流接下來可以流動(dòng)越過或通過熱敏性較低的部件例如電感器或變壓器，隨后離開太陽能轉(zhuǎn)換器100。 關(guān)于太陽能轉(zhuǎn)換器100如何配置為能夠?qū)崿F(xiàn)上述冷卻的更多細(xì)節(jié)在上述的2009年11月11
日提交的編號(hào)_，題為“太陽能轉(zhuǎn)換器柜結(jié)構(gòu)”，代理機(jī)構(gòu)案號(hào)65564-8020. USOl的美
國專利申請(qǐng)中有介紹。通過上述，將可以理解，在本文中介紹了本發(fā)明公開的具體實(shí)施例是以示例為目的的，但是可以不脫離本發(fā)明公開的精神和范圍而做出各種改變。例如，一個(gè)實(shí)施例中的元素可以通過附加到或取代其它實(shí)施例中的元素而與其他實(shí)施例合并。因此，本發(fā)明不受隨附的權(quán)利要求書以外的限制。
權(quán)利要求
1.一種太陽能轉(zhuǎn)換器，包括 部件；溫度傳感器，其配置為測量鄰近該部件的位置上的溫度； 冷卻裝置，其配置為冷卻該部件；以及控制器，其耦合到該溫度傳感器和冷卻裝置，其中該控制器被編程來 從所述溫度傳感器接收所述溫度；和基于所述溫度和該部件的溫度設(shè)定點(diǎn)，控制該冷卻裝置，其中該溫度設(shè)定點(diǎn)基于1)部件初始溫度，幻該部件的溫度偏移限制，和；3)該部件的絕對(duì)溫度限制。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，其中該控制器進(jìn)一步被編程來確定該部件的所述溫度設(shè)定點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，其中該部件初始溫度是所述部件在特定時(shí)間周期內(nèi)的最低溫度。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，其中該部件初始溫度是該部件在通常的M小時(shí)周期內(nèi)的最低溫度。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，其中該冷卻裝置包括可變速率冷卻裝置，并且其中該控制器被進(jìn)一步編程來基于所述溫度及所述部件的所述溫度設(shè)定點(diǎn)來改變所述可變速率冷卻裝置的速率。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，其中所述冷卻裝置為第一冷卻裝置，所述太陽能轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括配置為冷卻該部件的第二冷卻裝置，并且其中該控制器進(jìn)一步耦合到所述第二冷卻裝置，并被進(jìn)一步編程來基于所述溫度及所述部件的所述溫度設(shè)定點(diǎn)控制該第一和第二冷卻裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，其中該控制器被進(jìn)一步編程來 接收環(huán)境溫度；比較所述溫度與所述環(huán)境溫度；以及如果該溫度超過所述環(huán)境溫度達(dá)一個(gè)閾值量，則啟動(dòng)該冷卻裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，其中該溫度為第一溫度，且其中該控制器被進(jìn)一步編程來基于所述第一溫度來估計(jì)所述第二溫度；以及基于所述第二溫度及所述部件的所述溫度設(shè)定點(diǎn)來控制所述冷卻裝置裝置。
9.一種用于控制太陽能轉(zhuǎn)換器的溫度的方法，該方法包括確定與將來自太陽能面板的電力轉(zhuǎn)換為輸出電力相關(guān)聯(lián)的部件的溫度；以及基于所述溫度與該部件的溫度設(shè)定點(diǎn)，來控制配置為冷卻該部件的冷卻裝置，其中該溫度設(shè)定點(diǎn)基于1)部件初始溫度，和2、該部件的溫度偏移限制。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該溫度設(shè)定點(diǎn)進(jìn)一步基于；3)該部件的絕對(duì)溫度限制。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括確定該部件的溫度設(shè)定點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括比較所述溫度與該部件的所述溫度設(shè)定點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括 確定環(huán)境溫度；比較所述溫度與所述溫度設(shè)定點(diǎn)；以及如果所述溫度位于所述溫度設(shè)定點(diǎn)的預(yù)定義范圍之內(nèi)，則啟動(dòng)該冷卻裝置。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述溫度為第一溫度，且其中所述方法還包括 基于所述第一溫度來估計(jì)第二溫度；以及基于所述第二溫度和所述部件的所述溫度設(shè)定點(diǎn)來控制該冷卻裝置。
15.一種太陽能轉(zhuǎn)換器，包括用于執(zhí)行與電力產(chǎn)生相關(guān)的功能的裝置； 用于測量鄰近所述用于執(zhí)行的裝置的位置上的溫度的裝置； 用于冷卻所述用于執(zhí)行的裝置的裝置；用于基于所述溫度和所述用于執(zhí)行的裝置的溫度設(shè)定點(diǎn)來控制所述用于冷卻的裝置的裝置，其中所述溫度設(shè)定點(diǎn)基于以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)1)所述用于執(zhí)行的裝置的初始溫度，幻所述用于執(zhí)行的裝置的溫度偏移限制，和幻所述用于執(zhí)行的裝置的絕對(duì)溫度限制。
16.如權(quán)利要求15所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括用于確定該部件初始溫度的裝置。
17.如權(quán)利要求15所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括用于確定該溫度設(shè)定點(diǎn)的裝置。
18.—種太陽能轉(zhuǎn)換器，包括 第一部件；第二部件；可變速率冷卻裝置，配置為冷卻所述第一和第二部件；以及耦合到所述可變速率冷卻裝置的控制器，其中該控制器配置為 確定該第一部件的第一溫度； 確定該第二部件的第二溫度；以及基于所述第一和第二溫度，控制該可變速率冷卻裝置的速率。
19.如權(quán)利要求18所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，其中所述可變速率冷卻裝置為第一可變速率冷卻裝置，其中該太陽能轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括第二可變速率冷卻裝置，其配置為冷卻該第一和第二部件，且其中該控制器進(jìn)一步配置為基于所述第一溫度為所述第一和第二可變速率冷卻裝置確定第一速率； 基于所述第二溫度為所述第一和第二可變速率冷卻裝置確定第二速率； 確定所述第一和第二速率中的最大者；以及通過控制，使所述第一和第二可變速率冷卻裝置的速率變?yōu)樗_定的所述最大者。
20.如權(quán)利要求18所述的太陽能轉(zhuǎn)換器，其中所述可變速率冷卻裝置為第一可變速率冷卻裝置，其中所述太陽能轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括第二可變速率冷卻裝置，其配置為冷卻該第一和第二部件，且其中所述控制器進(jìn)一步配置為確定所述第一可變速率冷卻裝置是否出現(xiàn)故障；以及如果所述第一可變速率冷卻裝置出現(xiàn)故障，增大所述第二可變速率冷卻裝置的速率。
全文摘要
本文介紹了一種溫度受控的太陽能轉(zhuǎn)換器。該太陽能轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)部件(例如，功率晶體管、控制板、或散熱器)。部件的溫度可能會(huì)因?yàn)樵摬考a(chǎn)生的或從其他部件處吸收的熱量而升高。該太陽能轉(zhuǎn)換器還包括配置為測量鄰近該部件的位置上的溫度的溫度傳感器，以及配置為冷卻該部件的冷卻裝置。該太陽能轉(zhuǎn)換器還包括耦合到該溫度傳感器和冷卻裝置的控制器。該控制器被編程來從該溫度傳感器接收溫度，并基于該溫度和該部件的溫度設(shè)定點(diǎn)來控制該冷卻裝置。所述溫度設(shè)定點(diǎn)基于1)部件初始溫度，2)該部件的溫度偏移限制，以及3)該部件的絕對(duì)溫度限制。
文檔編號(hào)H01L31/024GK102272936SQ200980154182
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者G ·赫梅爾 史蒂芬, 托德·施耐德, 邁克爾·法夫 約翰 申請(qǐng)人:光伏動(dòng)力公司