CN102460732A - 高聚光光电生成模块 - Google Patents

Abstract

一种用于高聚光单反射光伏发电机的结构化模块(11)，包括：多个会聚太阳能辐射(RS)的设备，其包括放置在模块(11)内、安装在基座支撑(15)上的相关抛物线反射器(13)，透明前表面(14)，其中太阳能辐射(RS)通过该前表面传输，以及安装在模块(11)内彼此串联连接的多个光电接收器(16)，其中光电接收器(16)固定到细长元件(10、12)上，该细长元件由有传导性的材料制成并且适于散热，该细长元件容纳光电电池(CS)并且被放置在结构化模块(11)的内部或者外部。

Description

高聚光光电生成模块

本发明总体涉及高聚光光电生成模块。

更具体而言，本发明涉及太阳光聚光器，该太阳光聚光器的光电接收器和通过使用该聚光器和接收器设备而获取的高聚光光电生成模块。

已知聚光光电生成系统一般包括一系列电池(所谓的光电电池)以及至少一个聚光器，该电池将输入的太阳光转换为电能，该至少一个聚光器允许将太阳光会聚到所述电池上。

聚光器设备可以是反射表面型(镜子)或透镜型。

基于反射表面创建的几何构造，有可能改变所获取的聚光因数。

使用带有弯曲反射表面的聚光器能够获得更大的太阳能聚光因数，该带有弯曲反射表面的聚光器诸如是抛物面聚光器，该抛物面聚光器在沿太阳光束的入射方向呈现由抛物线的曲线部分形成的截面。

但是，即使在该种情况下，太阳能聚光因数仍低。

其它已知类型的带有反射表面的聚光器使用抛物面，它们能够在基本上对应于抛物线的焦点的小面积上会聚太阳光束，在那里排列了一个或多个容纳有多个光电电池的矩阵。

这些系统提供较高的聚光因数，但是仅当太阳光束照射电池时呈现高度的均匀性时，该种设备可以实现良好运行，通过在该光电电池前使用附加的聚光器(例如抛物线几何结构)能够获得该特征。

在任何情况下，对于构建散热系统而言，带有多个反射表面的单反射聚光器是有问题的，这是因为必须将被动散热系统分配到太阳光到达反射镜之前所横跨过的表面上。

由于该原因，复数个单反射聚光器一般使用主动散热系统以避免光电电池过热。

透镜型聚光器通常包括一系列光学透镜单元，每个光学透镜单元适用于直接接收太阳光并将其会聚到相关的光电电池上。

使用这种系统所能获取的聚光因数较高且由太阳光会聚产生的热能够以被动方式散除，但是用诸如玻璃的耐用材料构建透镜是困难且昂贵的，并且经常使用其耐用性至今仍在讨论的丙烯酸脂(methacrylate)制成的透镜，这导致在任何情况下所用材料非常快的损耗。

因此本方面的目的在于克服上述缺点，并且尤其在于创建一种高聚光光电生成模块，该光电生成模块允许在使用同等尺寸和数量的光电电池时相对现有技术实现更高效的光学系统。

本发明的其它目的在于提供高聚光光电生成模块，该光电生成模块允许在该模块内部产生的热能够相对现有技术更好地被散除。

本发明的另一目的在于提供适用于在高聚光模块中使用以供光伏发电的发电机和光电接收设备。

本发明进一步的目的在于固结(concrete)高聚光光电生成模块，相对于惯用建设方案，该高聚光光电生成模块在安装的简便和快速以及大降运行成本方面具有显著竞争优势。

这些以及其它目的可以由根据权利要求1所附方案的高聚光光电生成模块来实现；在权利要求1后的权利要求中列出了其它具体的技术特征。

通过一种有利的方式，使用含64个元件的矩阵(每个110x110mm)，对于900x900mm(具有约150mm的厚度或高度)的总尺寸，实现了超过21％的光电生成模块的效率。

光学系统所获取的最小效率是约70％，并且通过运用一含20个模块的结构(总尺寸4.600x3.900mm)产生了3KW的功率。

根据下面的描述，根据本发明的高聚光光电生成模块的附加特征和优点将更加清晰，这些描述与示例性的且优选的但并非限制性的实施例，以及同样为示例性的且优选的但并非限制性的附图有关，其中：

-图1示出了根据本发明的高聚光光电生成模块的第一实施例的立体图；

-图2示出了根据本发明的高聚光光电生成模块的又一实施例的立体图；

-图3示出了根据本发明在高聚光光电生成模块中使用的聚光器的示意图，并且示出通过“射线追踪”技术模拟器获得的其自身工作原理和相应的光束；

-图4示出了根据本发明的图3的放大细节；

-图5示出了根据本发明的图1的光电生成模块获得的聚光的示意图；

-图6示出了根据本发明的图2的光电生成模块获得的聚光的示意图；

-图7是根据本发明图1的高聚光光电生成模块的示意性局部截面图，其中突出显示了热流；

-图8是根据本发明图2的高聚光光电生成模块内部的示意性局部截面图，其中指出了向外的热流；

-图9示出了根据本发明的高聚光光电生成模块中使用的光电接收器的立体图；

-图10是根据本发明的安装在图9所示接收器上的高聚光模块的光电电池的示意性局部截面图；

-图11示出了根据本发明图9的第一细节的立体图；

-图12示出了根据本发明图9的第二细节的立体图；

-图13和14示出根据本发明图1的高聚光光电生成模块的两幅示意性局部截面图；

-图15示出了根据本发明的图1的高聚光光电生成模块的主视图；

-图16示出了根据本发明的图1的高聚光光电生成模块的后视图；

-图17示出了根据本发明的图1的高聚光光电生成模块的俯视图；

-图18是安装在根据本发明的图1的光电生成模块内的散热器上的光电接收器的示意图；

-图19示出了根据本发明的图2的高聚光光电生成模块的主视图；

-图20示出了根据本发明的图2的高聚光光电生成模块的后视图；

-图21是安装在根据本发明的图2的光电生成模块内的散热器上的光电接收器的示意图；

-图22示出了在根据本发明的高聚光光电生成模块的接收器之间的连线图；

-图23示出了在根据本发明的高聚光光电生成模块中的光电电池的连线图；

-图24示出了从根据本发明的高聚光光电生成模块开始的光伏发电机示意性实施；

-图25示出了放置在3KW光伏发电机内的根据本发明的高聚光光电生成模块的连线图；

-图26示出了电模块转换器的电路图；

-图27示出了在3KW光伏发电机内光电生成模块连同板上相关图26中电转换器的连线图；

-图28示出光电生成系统的结构图，该光电生成系统是通过根据本发明的高聚光光电生成模块实施的并且与已有商住循环中的家庭自动能量管理系统构成一体。

参考所述附图，根据本发明的高聚光光电生成模块总体用11表示并且可以用两个不同的实施例执行，这两个实施例分别在图1和图2中示出，其分别提供放置在模块11外部的细长散热元件10以及放置在模块11内部的细长散热元件12。

无论是在图1的实施例中还是在图2的实施例中，该光电模块11包括：

●多个太阳能辐射聚光设备，该太阳能辐射聚光设备包括各个安装在模块11的内部和下平面上的抛物线反射器13；

●透明的前表面14，太阳能辐射传输通过该表面；

●用于支撑该反射器13的下部或底部基座15；

●安装在细长散热元件10、12上的模块11内部的多个光电接收器16；以及

●用于将模块11相互固定和/或将模块11固定到完整的光伏发电机系统的适当的支架17。

具体参考图3-6，每个太阳能辐射聚光器包括抛物线反射器13，该抛物线反射器将太阳能辐射RS会聚在第二均匀化光学部件OS的入口BI上。

实际上，太阳能辐射RS的入射光跨过模块11的透明保护表面14并且在抛物线反射器13上反射，以会聚到位于第二光学部件OS的入口BI处的抛物线反射器的焦点上作为进入光流RST。

第二光学部件OS实际上由截棱锥构成，截棱锥的侧壁反射，多亏了全反射现象，太阳光线进入入口BI。

此外，该侧壁具有特定设计的倾斜以便该截棱锥充当进入光流RST的均化器。

以此方式，位于各细长散热元件10、12的内侧18处的在下面的光电电池CS被均匀化的光流的照亮，在上述电池CS上没有太阳能入射分散峰值。

第二光学部件OS的另一目的是增大光学系统的接收角度，即，该聚光器可允许的相对太阳光方向的最大未对准角度。

使用第二光学部件OS，该聚光器可允许的最大未对准角度是约1-2°。

进入太阳光辐射RS因此被全部会聚，作为投射到透明表面14上的抛物线反射器13的进入表面面积和光电电池CS的面积之间的比率的几何构造聚光因数等于1.260(几何聚光其实等于(110x110mm)/(3.1x3.1mm))。

至少用以下技术之一制造各个光电反射器13：

1)铝片拉伸和凹陷表面上的镜面抛光；

2)获取自镜面抛光模块并通过蒸发或者溅射在真空下沉积金属铝的注入模制塑料(聚碳酸酯或等同材料)；

3)镜玻璃和通过蒸发或者溅射在真空下沉积金属铝。

包括第二光学部件OS的截棱锥由玻璃或石英制成，其仅是能够可靠运行多年的透明材料(在感兴趣的辐射波段(包括在300和2000nm之间)光穿透性高)，尽管其易于高密度的太阳光辐射RST跨过。

使用的太阳能或光电电池CS是多结类型，由III-V族材料(锗，镓，砷，铟)制成，并且其优选是三结类型，特征是在会聚1.000个太阳(suns)时，转化效率为约35％，等于1.000.000W/m²(等于100W/cm²)。

光学系统的效率作为一个整体，受到跨越保护玻璃14的损耗，抛物面13上的反射损耗，跨过第二光学部件OS的损耗以及变暗损耗(该损耗源于个细长散热条10，12所产生的阴影，太阳能或光电电池CS安装在每个细长散热条10，12上)的影响，通常在67％到80％之间，并且在具体使用银反射器时可以超过88％。

下表总结了所述光学系统的最小和典型效率值，分别是对所提及的表面(透明表面或者保护玻璃，抛物线反射器，第二光学部件)没有任何处理的情况，对上述表面带有减少反射处理和/或特殊覆盖过程的情况。

入射到光电模块11上的最大太阳能辐射等于1000W/m²，并且作为抛物线反射器13投射在透明表面14上产生的功率等于(1.000x0,11x0,11)W＝12,10W。

就光学部分的效率而言，入射到电池CS上的功率是在8,11W(12,10x0,67)到9,92W(12,10x0,82)之间，而就电池CS的电效率而言，入射到电池CS上被转换为热从而必然散去的那部分功率是在2,84W(8,11x0,35)到3,47W(9,92x0,35)之间。

在图1和5所示的实施例中(即，带有放置在模块11外部的细长散热元件10)，将要散除的热量跨过细长元件10向外传播，该细长元件优选由铝制成；多亏了该技术方案，每个细长散热元件的尺寸被最小化，由于细长散热元件约为6x55mm，其能够保持该电池CS的运行温度值低于80℃。

每个细长散热元件10的最优运行是源于上述细长散热元件10的表面的大部分(附图5中标记为A的部分)直接面向模块11的外部；此外，每个铝制细长散热元件10的小尺寸允许保持总成本最小。

甚至附图6中所示的实施例(带有放置在模块11内部的细长散热元件12)热运行良好，但是由于需要网状结构，该实施例需要更多量的铝，该网状结构制造在模块11中，由每个细长散热元件12的内部19和铝流管网格20构成，与细长元件12低热阻连接，在其上安装CS电池。

以此方式，事实上有可能增加模块11内存在的铝表面，以便于和相同模块11中的空气进行热交换并且尽可能低热阻地向下部底座15传递热量，其优选由铝制成并且与每个细长散热元件12的内部19热连通，以允许将热量通过朝向外部的基座15后表面21传递到模块11外部存在的空气，该后表面21允许热交换。

具体地，在附图7中，用箭头C示出的热流形成于光电模块11内，该模块带有带有放置在图1的模块11外部的细长散热元件10，而在附图8中，用箭头B示出的热流形成于光电模块11内，该模块带有放置在图2的模块11内部的细长散热元件12。

两实施例(带有分别放置在模块11内部和外部的细长散热元件12)都允许有效散除太阳能电池CS产生的热量，并且使得有可能构造一种单反射聚光光电模块11且可忽略其变暗损耗(由于电池CS的支撑结构而导致这种变暗损耗)。

基于条19和/或铝流管20，使得被动散热方案成为可能，而无需使用冷却液的强制循环和/或其它复杂且昂贵的方案。

单反射实施例的优点还有：由于仅仅因阴影现象而衰减很小百分比(5％)的损耗，能够达到高光学效率，该阴影是由电池CS的支撑和散热结构的存在而导致的。

这样的结果是模块的聚光非常紧凑、易于生产且成本低廉。

带有放置在模块11内部的细长散热元件12的实施例，尽管相比带有放置在模块11外部的细长散热元件10的实施例需要的铝量更多，但其有利地呈现出单个光滑且透明的上表面14(实际上是玻璃制成的单个面板)，同时没有突出物(projections)的存在。

具体参考附图9-12，模块11的每个光电接收器16(为了更加清楚起见，附图9中未示出第二光学部件OS)，由以下部件构成：

-铝板22，其呈现出高的热传导性和高的电绝缘性；

-太阳能或者光电电池CS；

-旁路二极管23；

-两个成型元件24、25，其由黄铜或者镀锡铜制成，在这两个成型元件上焊接有铜线，该铜线用于互连该光电模块11的各种接收器11和从接收器提取光电流。

放置在旁路二极管23上面的成型元件25还具有如下目的：在模块相对于太阳未对准达几度的情况下，保护硅二极管23(放置在黑色塑料封壳内)免受入射的以及由抛物线反射器13会聚的太阳能辐射RST，在该种情况下，因为会聚的太阳光束RST导致的过热，会聚的太阳光束RST事实上能够引起二极管23的环氧树脂表面损害。

图9中所示的实施例还允许用简单的金属元件25实现两个功能：电连接；以及实现保护，免受会聚的太阳光束RST影响。

铝板22上存在银丝印印刷的有传导性的迹线27，该迹线通过在其自身表面上的厚膜技术制造，从而形成了太阳能电池CS、二极管23和成型元件24、25之间的电连接。

此外，利用锡或者传导热和电的聚合物焊剂26，通过焊接电池CS的底面(构成电池本身的两个电将之一)到板22上，太阳能电池CS被安装在板22上，并且通过接合线28将光电或太阳能电池CS的另一电极与板22的有传导性的迹线27连接(详示于附图10中)。

示例性的且优选的，但并非限制性的，本发明的实施例的每个结构化模块11包括如附图13-21中详示的彼此串联的64个光电接收器16。

具体地，在带有外部细长散热元件10的模块结构11(附图13-18)中存在位于前面和后面的透明表面或者玻璃14，在底面15，抛物线反射器13在后透明表面14被连接到模块11内(优选通过胶合)。

附图22示出了在彼此邻近的两个光电接收器16之间的线束。

电连接由铜制硬裸线30(即，无绝缘)或者镀锡的导电带制成(经常有铜制成)，该裸线为焊接到各个光电接收器16的成型元件24、25的端部31，并且挂在距离铝底板22以及铝细长元件10、12几毫米处(5-10mm)，以便通过空气形成电绝缘。

由于裸线30(没有塑料绝缘包裹)没有暴露于可能因模块的未对准情况而引起的损害中，该方案允许在接收器16之间实施低成本的连接，同时最大程度保证了耐用性和最小电阻。

事实上，即使结构化模块11相对于太阳未对准，可能影响铜线30(几十W/cm²的强度)的会聚的光束RST也不会导致任何问题；相反，如果使用塑料绝缘，会聚的光束RST将损害绝缘。

特氟纶绝缘或者其它特殊材料的使用可以是塑料绝缘的替换方案，尽管在这种情况下，成本将远高于铜裸线方案。

因此，结构化模块11的所有光电接收器16都按照附图23中所示的连接图那样串联，并且64个光电电池CS(优选按照8x8的矩阵分布)串联连接。

此外，正如已经描述的那样，每个太阳能电池CS与旁路二极管23并联连接，在单个电池CS自身处于阴影条件，同时其它电池CS处于全辐射条件下，这防止过热以及随之产生的对该单个太阳能电池CS的损害。

因为流过电池CS的电流相同，串联连接的模块11的性能是最佳的，同时电池CS的电压相互相加可提供高电压输出V，该高电压输出V便于将其引入公共电源所必须的转换。

例如，使用III-V族类型的太阳能电池，每个电池提供约2,3伏特的输出电压(最大功率条件下，从模块11输出的电压V是147伏特(2,3x64)，同时模块11的输出电流等于每个电池CS所产生的电流，在最大功率条件下其约等于1安培。

标准版结构化模块11从模块11的框架通过两个简单的导缆孔提供两个端子电缆C1、C2的输出。

根据本发明的光电生成器34由若干结构化模块11构成，这些结构化模块如附图24所示那样，彼此串联和并联并且与太阳能追踪器33连接。

连接各种模块11以用两个端子C1、C2提供直流电(DC)总线，这两个端子C1、C2与向电源功能所需的DC/AC转换器的输入连接。

例如，3kW的光电生成器34可以由20个聚光光电模块11的矩阵(5x4)构成(每个模块按照图1或2中所示的实施例制造)，其安装在附图24中用32标识的离子型单翼上。

类似地，4,5kW的光电生成器34可以由30个光电模块11的矩阵(6x5)构成，其中每个光电模块150W。

结构化模块11如图25所示的那样串联和并联，该图参照3kW的光电生成器(由20个每个150W的模块11构成，在端子C1、C2处输出约300伏特的电压V)的情况。

附图26示出了三相“交错并联(boost interleaved)”型模块DC/DC转换器的电路图，其以示意性且优选的的方式使用，但并不限制光电模块11的实施例，并且其被应用到小尺寸密封盒内的模块11，该盒安装在模块11本身的外部并且与电池CS连接。在该方案中，模块11的连接不是像附图25中所示的排列那样出现的。

图23的端子C1和C2(即，单个模块11的输出端子)各自与转换器的输入I1、I2连接，该转换器由控制器M管控，该控制器又产生三个MOSFET Q1、Q2和Q3的控制信号，并且调整光电模块11吸收的功率，该光电模块尝试(通过所谓的MPPT(最大功率点追踪)功能)最大化每个运行时刻的强度。

该运行是“交错并联”之一，其由三个增压型(boost)开关转换器构成，诸如那些包括部件(Q1，L1，D1，C1)，(Q2，L2，D2，C2)和(Q3，L3 D3，C3)的转换器，所有转换器彼此并联并且被控制在时相轴上暂时交替且相等分布，该技术允许在其它事项中最小化端子I1的输入电流切换频率的“波纹”，并且由于电流本身强度的峰值被减小，光电电池CS的运行是最佳的。

控制器M包括微控制器和合适的信号调节电路，从而前述控制器M从线VIN获得电源电压以供自身运行并且同时测量输入电压，该输入电压是构成模块11的太阳能电池CS串联电压。

线IIN连接至电流传感器SC，该电流传感器SC测量转换器输入处的电流，同时G1、G2和G3分别是MOSFET Q1、Q2和Q3的栅极的控制信号，彼此异相120°，并且线VOUT允许测量模块11的输出电压V1。

事实上，一旦太阳能电池CS的电压超过最小值或者起始值，例如大于额定值的一半(诸如在模块11所用的额定电压是150伏特的情况下，该值是75伏特)，转换器开始运行，调整输出电压V1到400伏特的预定值(总是大于太阳能电池CS的最大电压值)。

转换器测量每个时刻线IIN上的输入电流和线IIN上的输入电压，并且计算该电压和电流之间的乘积作为输入功率，同时控制器M生成控制算法，严格保持输出电压V1到400伏特的设定电压，连续地改变G1、G2和G3的栅极的“占空比”控制，以最大化每个时刻的输入功率。

因此，转换器在输出处作为发电机运转，其提供每个时刻的输出(400伏特电压，可以被连接在转换器下游的电负载使用的最大电流)。

如附图27所示那样，该转换器的输出与其它模块的其它转换器的输出并联连接，并且为了向电源注入生成的能量，该转换器的输出还可以与DC/AC转换器(逆变器)的输入连接，该DC/AC转换器适合与公共电源连接。

使用附图26中的转换器的优点基本上在于：使构成每个光伏发电机34的各光电模块11独立，该光伏发电机有若干模块11构成；事实上，每个转换器以及每个模块能够在任何时刻从每个单一模块11提供最大可用功率量。

在高聚光模块11每个都装备有附图26的转换器的情况下，形成光伏发电机34(例如3kW)的模块11之间的连接如附图27所示(即，所有模块都相互并联)。

最后，光伏发电机34可以通过断路器并连同太阳能追踪器33的发动机的控制系统与逆变器35相关联，当发电机34集成到能量管理和/或家用自动系统(如附图28所示)中时，该逆变器35并入升压器(booster)。

在此情况下，逆变器35提供3,3kW的峰值功率，3kW的运行范围，以及在没有来自公共电源39的供电的情况下用于紧急情况运行的一系列备份电池36。

逆变器35与供能给家用电源41计算器37、耗能计算器38以及任何智能开关40(用于岛上的运行)无线电连接(FH-DSSS型无线电波通信)。

还提供了用于家用控制使用的控制单元，其适用于全方位管理光电系统和安全系统，该控制单元经由FH-DSSS和/或GSM，在2,400-2,486GHz的带内，与一系列传感器和/或致动器无线电通信(双向无线电通信)，这些传感器和/或致动器用于家庭自动化、安全、防盗、用不可充电电池自供电(self-powered)，这些传感器和/或致动器诸如是无源红外线检测器、周界检测器、带有紧急照明的烟雾检测器、气体检测器、溢流检测器、便携式远程控制装置、无线键盘、用于外部的智能无线电控制警报器、用于相关负载43的管理的插座42(用于外用或内置)。

还提供了具有“触摸屏”界面的移动终端45，其起到如下作用：电话、远程辅助、电、照明、安全和家用自动化命令及控制，并且还具有如下作用：监测和配置光电系统和能量、照明装置(照明开启/关闭等)以及其它自动化装置(诸如车库开门装置、开门装置、防盗装置等)，管理。

所述所有设备提供有2,4GHz的FH-DSSS无线电通信，并且能够相互实时地交互消息，获得自动化功能(具体地，电流型能量的管理)，这超越了安全管理和适度自动化的通常功能。

具体地，“升压器”逆变器35、智能插座42和智能开关40的运行如下：

“升压器”逆变器35通常通过使用来自光伏发电机34的能量或者来自光公共电源39的能量保持电池36充电，同时智能开关40并入与公共电源39交换净电功率的合适的电位计。

在所有与电源连接的电系统中，在从公共电源39提出的功率超过最大供应极限(该最大供应极限由供电方定义并且受自动击穿设备(附图中未示出)调整)的情况，自动断开电系统和公共电源39的连接。

因此，智能开关40通过检测功率吸收大于现有提供方最大极限，立即通过内置FH-DSSS无线电通信器，将此信息发信号给“升压器”逆变器35。

后者，通过检测该种条件，激活自身从电池36提取能量向家用电源41供应缺少的功率。

显然，在太阳能存在的情况下，可能需要的能量直接提取自太阳，并且在该种情况下，运行如下：惯用光电系统之一与公共电源连接，其中根据用户的总功率等于公共电源和光电系统之和这一事实，判断每时每刻的能量平衡。

例如，当天空阴暗时，光电系统产生的功率量显著降低，多亏储存在电池组36内的能量，“升压器”逆变器35能够不断运行超过公共电源39的功率能力的房子的电负载。

这种机制给用户(相对于公共电源39提供的功率，该用户使用过大负载，该机制使该种用户无需花费因签订更多供电合同而招致的费用)和公共电源39的提供方(看起来减少了其电源中能量流动)都带来了好处。

事实上，能量存储系统通过“升压器”逆变器35改变输出允许稳定该光电系统的可用能量不仅立即而且还通过时间间接(mediated through time)的让本地直接使用。

另一可能功能有关该智能插座42，该插座能够与“升压器”逆变器35和负载43相协调，该负载例如可以由诸如洗衣机的家用电器构成。

用户只为家用电器的运行做准备(例如他将白色待洗物品装入洗衣机)，之后，与家用电器连接的智能插座42根据可从由光电系统构形成的可再生来源获取的电调整其运行。

以此方式，例子中的洗衣机通过智能开关42仅仅在天亮时(能量来自太阳)内开启，再一次减少流过公共电网的能量流。

该电系统的益处明显：光电能以最有效的方式被直接使用，靠近产生该光电能的生成器，对公共电网39无负担，因此，从它产生的优势最大。

对于用户的明显优势是：事实上，即使设备在高功耗下，因为它是由智能插座42管理的，家用电源41中的可用功率(因为它是在任何时候从太阳功能)不降低；因此，用户可以提取能量用于其他目的，而不必担心因向供应方要求的可用功率剩余所致的自动击穿。

多亏了“升压器”逆变器35和智能开关40，第三个可能的创新功能涉及到管理停电情况的公共电网39。

事实上，在检测公共电源39没有能量时，智能开关40将家用电源41从公共网络39安全(用冗余机电设备)拆分开，并且其同时配备一个小的备份电池，以在即使缺乏公共电源39供能的条件下用于其自己的运行，为了根据所谓的“岛”运行向本地家用电源41供应能量，该智能开关通过无线电通信到“升压器”逆变器35，以激活如主发电机(且不再为异步发电机与公共电源39)。

即使在智能插座42配合系统运行的情况下，因为根据现有的来自电池36和/或光伏发电机34的能量以及根据用户定义的紧急策略，只有部分智能插座42将被激活，以确保对“岛”系统的供能，而不使“升压器”35超载，并且在否定的情况下，根据预定的要求，确保“岛”运行时间(由停电的长度和储存在电池36中能量确定)和电气负载43所需的功率量之间的最好的折衷办法。

根据所作描述，高聚光光电生成模块的特征(本发明的主题)以及所产生的优势是清楚的。

最后，显而易见，可以对所讨论的光电模块作出各种改变，不因此原因使本发明构思失去固有的新颖原则，因为显然在实际执行的发明中，详述的材料、形状和尺寸可以是根据需要的任何情况，并且相同物品可以由技术等效的其它物品取代。

Claims (21)

1.一种高聚光单反射光电生成模块(11)，包括：

-多个太阳能辐射(RS)聚光设备，其包括安装在基座支撑(15)上的相关抛物线反射器(13)，所述基座支撑(15)被放置在所述模块(11)内；

-至少一个透明的前表面(14)，太阳能辐射(SR)传输通过所述前表面；

-多个光电接收器(16)，其安装在模块(11)内且彼此串联连接；

其特征在于，所述光电接收器(16)被固定在细长元件(10、12)上，所述细长元件由有传导性的材料制成并且能够散热，每个细长元件(10、12)的至少一部分被放置在所述模块(11)的内部或者外部，所述细长元件(10、12)还能够容纳至少一个光电电池(SC)。

2.如权利要求1所述的模块(11)，其特征在于，每个抛物线反射器(13)把传输通过所述透明表面(14)的太阳能辐射(SR)会聚在混合光学系统(OS)的入口(BI)处，作为进入光流(RTD)。

3.如权利要求2所述的模块(11)，其特征在于，所述光学系统(OS)被制成截棱锥形状，截棱锥的侧壁被成形以反射和混合所述进入光流(RTD)。

4.如权利要求1所述的模块(11)，其特征在于，所述抛物线反射器(13)是由被印模和镜面抛光的片状金属制成，或者是由通过镜面抛光和敷金属模制获得的塑料支撑制成，或者由印刷且敷金属的玻璃制成。

5.如权利要求1所述的模块(11)，其特征在于，在所述模块(11)中配备了网状结构，所述网状结构包括每个细长元件(12)的内部(19)以及多个流管(20)，所述多个流管(20)由有传导性的材料制成并且低热阻地与所述细长元件(12)连接，以便于和所述模块(11)中的空气进行热交换，并且向所述基座支撑(15)传递热量，所述基座支撑与每个细长元件(12)的内部(19)热连通。

6.如权利要求1所述的模块(11)，其特征在于，每个光电接收器(16)包括：

-基板(22)，其由有传导性的迹线制成，具有高导热性和高电绝缘性；

-所述至少一个光电电池(CS)，

-至少一个旁路二极管(23)，其与所述至少一个光电电池(CS)并联连接，

-至少两个成型元件(24、25)，其由有传导性的材料制成，至少一根线(30)连接至所述成型元件，用于串联电连接至少两个光电接收器(16)和至少两个相应的光电电池(CS)。

7.如权利要求6所述的模块(11)，其特征在于，所述旁路二极管(23)被放置在所述成型元件(24、25)中的至少一个(25)的下面，以保护其免受进入太阳能辐射(RTD)的影响。

8.如权利要求7所述的模块(11)，其特征在于，所述至少一个光电电池(CS)被安装在所述基板(22)上，并且与所述基板电连接和热连通。

9.如权利要求1所述的模块(11)，其特征在于，至少一个透明后表面(14)位于所述基座支撑(15)处，并且所述抛物线反射器(13)在所述模块(11)内被固定到所述透明后表面(14)上。

10.如权利要求6所述的模块(11)，其特征在于，所述至少一根线(30)不带绝缘，并且被焊接在每个光电接收器(16)的所述成型元件(24、25)的端部(31)，并且挂在距离所述底板(22)一固定距离处。

11.如权利要求1所述的模块(11)，其特征在于，所述模块(11)连接至三相DC/DC转换器，具体为连接至“交错并联型”转换器，所述转换器被控制器(M)控制，所述控制器调节由所述模块(11)提取的功率，以便在任何给定运行时间最大化可被连接在所述转换器下游的电负载获得并使用的每个模块(11)的功率强度和最大电流。

12.如权利要求11所述的模块(11)，其特征在于，所述转换器的输出与其它模块(11)的其它转换器的输出并联电连接。

13.如权利要求11所述的模块(11)，其特征在于，所述转换器的输出与逆变器或者DC/AC转换器的输入电连接，所述逆变器或者DC/AC转换器连接至公共电源(39)。

14.光伏发电机(34)，其包括多个如权利要求1所述的高聚光单反射光电生成模块(11)，其特征在于，所述模块(11)彼此串联电连接和/或并联电连接，并且连接到至少一个太阳能追踪器(33)。

15.如权利要求14所述的光伏发电机(34)，其特征在于，所述模块(11)机械地连接至单个支撑(32)，并且所述模块(11)彼此电连接，从而提供输出DC总线，所述总线具有连接至DC/AC转换器的输入的端子(C1、C2)，所述DC/AC转换器能够将发电机供应的电注入到公共电源(39)。

16.如权利要求14所述的光伏发电机(34)，其特征在于，所述发电机通过断路器和所述太阳能追踪器(33)的发动机的控制系统连接到至少一个逆变器(35)。

17.如权利要求16所述的光伏发电机(34)，其特征在于，所述发电机(34)被集成到电器和/或家用自动管理系统中，并且所述逆变器(35)经由无线电与由所述发电机(34)供应的并且被注入家用电源(41)的电的第一计算器(37)和/或被消耗的电的第二计算器(38)和/或智能开关(40)连接。

18.如权利要求17所述的光伏发电机(34)，其特征在于，控制单元(44)通过经由无线电与多个传感器和/或致动器通信来控制所述发电机(34)和光电系统，所述传感器和/或致动器用于家庭自动化、安全、防闯入，所述传感器和/或致动器诸如是无源红外线检测器、周界检测器、带有紧急照明的烟雾检测器、气体检测器、溢流检测器、远程控制装置、便携式无线键盘、户外警报器、用于管理相关负载(43)的智能插座42和/或移动终端(45)，诸如“触摸屏”终端，所述终端带有电话、警报，有关以下内容的指令和控制功能：光电系统和/或家用电器，照明系统，安全系统，家用自动化系统和/或其它自动化设备，诸如车库开门装置、开门装置、警报等。

19.如权利要求18所述的光伏发电机(34)，其特征在于，智能开关(40)测量在所述电负载(43)和公共电源(39)之间交换的电功率，并且控制所述电负载(43)在从所述公共电源(39)提取的功率超过预定上限值时断开连接，经由无线电向所述逆变器(35)指示超出的值，以便所述逆变器(35)通过从电池(36)或从所述光伏发电机(34)提取能量，向所述公共电源(39)注入缺少的功率。

20.如权利要求18所述的光伏发电机(34)，其特征在于，所述智能插座(42)根据从所述光伏发电机(34)获取的电来控制相关电负载(43)的运行。

21.如权利要求18所述的光伏发电机(34)，其特征在于，所述智能开关(40)检测到公共电源(39)停电就断开家用电源(41)和公共电源(39)的连接，并且经由无线电控制所述逆变器(35)，以激活它作为主发电机，所述逆变器(35)能够激活至少一些家用电源(41)的智能插座(42)，从而确保供电至所述插座(42)。

Images