[发明专利]光伏阵列和方法

说明书

本专利申请要求2007年12月21日提交的美国临时专利申请61/015829和2008年10月13日提交的美国临时专利申请61/104831的优先权，这两个专利申请均以引用方式并入本文。

发明领域

本发明涉及具有互连的非导电的框架的光伏阵列，该光伏阵列不需要电接地。

发明背景

可商购获得的太阳能光伏阵列涉及大量需要接地的导电金属结构组件。

授予Erling等人的美国专利7,012,188公开了用于住宅区屋顶安装式塑封光伏模块的系统。

授予Mapes等人的美国专利6,617,507公开了具有挤出树脂构造的细长轨条的系统，其中树脂构造具有用于固定光伏模块的凹槽。

授予Metten等人的美国专利公布2007/0157963公开了包括通过模塑和挤出工艺制备的复合材料瓦的模块系统、用于连接瓦与屋顶的轨道系统、以及用于将光伏模块集成到轨道和瓦系统的接线系统。

授予Garvison等人的美国专利6,465,724公开了将框架系统与光伏电气系统组合并集成在一起的多用途光伏模块框架系统。该系统的某些组件可由塑料制成。接地线夹可以直接连接到框架系统。

本发明满足了对具有互连的非导电的框架的光伏阵列的需求。框架内容纳有电气组件，并且框架通常由塑料制成。因此，不必进行电气接地，而且不会损害安全性或可操作性。

发明概述

本发明涉及包括多个具有第一结构构件的光伏模块的光伏阵列，其中光伏模块设置在多个框架元件上并且机械连接和电连接到所述多个框架元件；框架元件被机械互连和电互连以形成框架；框架元件包括具有内部设置的电导体的非导电的第二结构构件、与设置在框架元件上的光伏模块的电连接和机械连接、以及框架元件之间的电连接和机械连接；框架包括允许连接到外部电负载的电气输出，其中光伏阵列的输出电压可以任选的未接地电压作为基准电压。

本发明还涉及一种方法，该方法包括用太阳光照亮光伏阵列以由光伏阵列生成电流，其中光伏阵列包括多个具有第一结构构件的光伏模块，光伏模块设置在多个框架元件上并且机械连接和电连接到所述多个框架元件；框架元件被机械互连和电互连以形成框架；框架元件包括具有内部设置的电导体的非导电的第二结构构件、与设置在框架元件上的光伏模块的电连接和机械连接、以及框架元件之间的电连接和机械连接；以及将如此生成的电压施加到外部电负载。

本发明还涉及一种方法，该方法包括将多个光伏模块设置在多个框架元件内，其中每个光伏模块包括第一结构构件，光伏模块配备有电连接器和机械连接器，每个框架元件包括具有内部设置的电导体的第二结构构件、连接到设置在框架元件上的光伏模块的电连接器和机械连接器、以及用于将每个框架元件互连到至少一个其他框架元件从而形成框架的电连接器和机械连接器；将光伏模块电连接和机械连接到框架元件；以及，使框架元件彼此互连以形成光伏阵列，其中光伏阵列的输出电压可以任选的电压作为基准电压。

附图简述

通过下列发明详述并结合作为本专利申请一部分的附图，将会更全面地理解本发明，其中：

图1A示出了其上设置有光伏阵列的住宅屋顶。

图1B示出了构成光伏模块的基本组件。

图1C-1E示出了具有受到结构支撑的光伏模块的实施方案。

图2A-2E示出了连接到住宅屋顶的框架构造和框架连接底板的实施方案。

图3A示出了可见于框架设计中的线束和连接的实施方案。

图3B-3D示出了内置于框架设计中的内部包封跳线和连接器的实施方案。

图4A示出了采用电连接替代方案的框架元件的实施方案。

图4B示出了框架元件上的机械连接器的实施方案。

图4C示出了采用耐候性连接器来实现光伏模块接线盒的电缆至框架元件之间的电连接的实施方案。

图4D示出了内置于框架元件的结构构件中的凹形连接元件，该框架元件适合在光伏模块包括与图示连接元件对齐的内部设置的连接元件的情况下使用。

图4E示出了方法中用于连接到框架元件的光伏模块的实施方案，以及用来实现电连接的可供选择的实施方案。图4E左侧是带电缆的接线盒，图4E右侧是带穿墙安装连接器的接线盒，该连接器与框架元件上的连接器对齐。

图4F示出了方法中用于连接到框架元件的光伏模块的实施方案，其中电连接元件集成到光伏模块框架中。

图4G示出了内置于图4F中框架元件的连接元件的分解实施方案。

图5A示出了串联接线的光伏阵列的实施方案。