CN102082194A - 具有电压调节控制功能的智能接线盒 - Google Patents

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姜猛
张臻
牛勇
周凯锋
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Changzhou Trina Solar Energy Co Ltd
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Changzhou Trina Solar Energy Co Ltd
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Abstract

本发明涉及太阳能电池组件的接线盒技术领域，特别是一种具有电压调节控制功能的智能接线盒，包括接线盒，在接线盒内具有DC-DC功率优化器，在接线盒内设置电压波动转换控制模块，电压波动转换控制模块包括相互连接的电压转换模块、控制模块和选择模块，电池组件的输入电压通过电压转换模块转换为控制模块可处理的信号，控制模块根据接收到的信号发出控制信号，控制选择模块选通太阳能电池阵列或DC-DC功率优化器。本发明电压波动转换控制模块，在无阴影遮挡时，消除智能接线盒中功率优化器模块因自身的功率损耗，导致太阳能发电系统整体发电量下降的情况。

Description

具有电压调节控制功能的智能接线盒
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件的接线盒技术领域。
背景技术
太阳能电池组件以串并联的方式构成发电系统，为单位或个人住宅供电。由于阴影的遮挡会造成发电效能的下降，目前的解决方案是在太阳能电池板接线盒里增加DC-DC功率优化器(直流-直流功率优化器)，称为智能接线盒，将低电流转化为高电流，进一步减少电流不匹配带来的功率损失。然而，当无阴影遮挡时，功率优化器便失去作用，同时，因自身有一定的功率消耗，导致太阳能发电系统整体的发电量下降，根据实验测试，发电量下降在3％左右。
目前，功率优化器模块在无阴影遮挡条件下，因自身的功率消耗导致发电量的损失尚无解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：设计一种太阳能电池组件，利用接线盒即可达到不仅减少由于阴影遮挡造成的发电功率损失，提高整体的发电功率的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有电压调节控制功能的智能接线盒，包括接线盒，在接线盒内具有DC-DC功率优化器，在接线盒内设置电压波动转换控制模块，电压波动转换控制模块包括相互连接的电压转换模块、控制模块和选择模块，电池组件的输入电压通过电压转换模块转换为控制模块可处理的信号，控制模块根据接收到的信号发出控制信号，控制选择模块选通太阳能电池阵列或DC-DC功率优化器。
电压转换模块为电压模数转换器，控制模块为单片机，选择模块包括第一继电器和第二继电器，第二继电器直接与单片机连接，第一继电器通过反相器与单片机连接，第一继电器与DC-DC功率优化器连接，第二继电器与太阳能电池阵列连接，电输入电压通过电压模数转换器转换为数字信号，传输到单片机，由单片机对数字信号进行比较判断，输出高电平或低电平，来选通第一继电器或第二继电器。
本发明的有益效果是：本发明电压波动转换控制模块，在无阴影遮挡时，消除智能接线盒中功率优化器模块因自身的功率损耗，导致太阳能发电系统整体发电量下降的情况。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1是本发明的接线盒的结构示意图；
图2是本发明的电路原理图；
其中：1.接线盒，2.DC-DC功率优化器，3.电压波动转换控制模块，3-1.电压转换模块，3-2.控制模块，3-3.选择模块，3-4.第一继电器，3-5.第二继电器，3-6.反相器，4.太阳能电池阵列，5.汇线接线模块，6.旁路二级管模块。
具体实施方式
如图1和2所示，一种具有电压调节控制功能的智能接线盒，包括接线盒1，在接线盒1内具有DC-DC功率优化器2，在接线盒1内设置电压波动转换控制模块3，电压波动转换控制模块3包括相互连接的电压转换模块3-1、控制模块3-2和选择模块3-3，电池组件的输入电压通过电压转换模块3-1转换为控制模块3-2可处理的信号，控制模块3-2根据接收到的信号发出控制信号，控制选择模块3-3选通太阳能电池阵列4或DC-DC功率优化器2。电压转换模块3-1为电压模数转换器，控制模块3-2为单片机，选择模块3-3包括第一继电器3-4和第二继电器3-5，第二继电器3-4直接与单片机连接，第一继电器3-4通过反相器3-6与单片机连接，第一继电器3-4与DC-DC功率优化器2连接，第二继电器3-5与太阳能电池阵列4连接，电输入电压通过电压模数转换器转换为数字信号，传输到单片机，由单片机对数字信号进行比较判断，输出高电平或低电平，来选通第一继电器3-4或第二继电器3-5。接线盒1内还具有汇线接线模块5和旁路二级管模块6，汇线接线模块5与旁路二级管模块6、电压波动转换控制模块3连接。
太阳能电池组件在有阴影遮挡时，DC-DC功率优化器2可提高光伏系统的发电功率，其工作原理是设定太阳能电池串的串电压不变，通过调整太阳能各电池板电压值，使工作电流尽可能获得提升。本电压波动转换控制模块3根据DC-DC功率优化器2电压突变的原理来制定控制电路。
工作过程如下：
如图2所示，将模拟输入电压通过电压模数转换器转换为数字信号，传输到单片机，由单片机对数字信号进行比较判断，电压模数转换器的参考电压作为转换的标准，此处标准为最大的可转换电压大小。例如：对于一个2位的电压模数转换器，根据要求可以4位，也可以8位，如果将参考电压设为10V，那么输出的信号有00、01、10、11，4种编码，分别代表输入电压在0V～2.5V，2.6V～5.0V，5.1V～7.5V，7.6V～10V时的对应输入。当一个0.8V的信号输入时，转换器输出的数据为00，便于说明问题，此处取参考电压为10V。CLK1是由单片机程序设定的采样时间，CLK0由CLK1来控制。
对于单片机程序，第一次采集输入电压的数字信号，并保存到一个寄存器中，作为比较基数，也就是保存单片机P3.3口和P3.4口的值，根据采样时间，再次采集输入电压的数字信号，并与上一次保存的数字电压比较。
当无阴影遮挡时，采集到的电压值表现为无变化，或变化值小于2.5V，电压波动转换控制模块3根据无电压突变情形，单片机的P1.0口输出低电平，经反相器后选通第二继电器3-5，即直接连接太阳能电池阵列，避免功率优化器因自身的耗能而导致整体的发电效能损失；
当有阴影遮挡时，采集到的电压值表现为变化值大于2.5V，电压波动转换控制模块3根据输出电压突然变化，单片机的P1.0口输出高电平，选通第一继电器3-4，即将功率优化器与太阳能电池板接通，提高发电功率。如果阴影将一直存在，如鸟粪、泥巴等，则将DC-DC功率优化器2与太阳能电池阵列4接通，即电压增大到2.5V以上后，不在发生较大变化；如果阴影能够自动消失掉，如云彩、昆虫等，则根据再次的电压波动，断开DC-DC功率优化器2和太阳能电池阵列4，即电压增大到2.5V以上后，又很快恢复正常，不在发生较大变化。

Claims (2)

1.一种具有电压调节控制功能的智能接线盒，包括接线盒(1)，在接线盒(1)内具有DC-DC功率优化器(2)，其特征是：在所述的接线盒(1)内设置电压波动转换控制模块(3)，电压波动转换控制模块(3)包括相互连接的电压转换模块(3-1)、控制模块(3-2)和选择模块(3-3)，电池组件的输入电压通过电压转换模块(3-1)转换为控制模块(3-2)可处理的信号，控制模块(3-2)根据接收到的信号发出控制信号，控制选择模块(3-3)选通太阳能电池阵列(4)或DC-DC功率优化器(2)。
2.根据权利要求1所述的具有电压调节控制功能的智能接线盒，其特征是：所述的电压转换模块(3-1)为电压模数转换器，所述的控制模块(3-2)为单片机，所述的选择模块(3-3)包括第一继电器(3-4)和第二继电器(3-5)，第二继电器(3-4)直接与单片机连接，第一继电器(3-4)通过反相器(3-6)与单片机连接，第一继电器(3-4)与DC-DC功率优化器(2)连接，第二继电器(3-5)与太阳能电池阵列(4)连接，电输入电压通过电压模数转换器转换为数字信号，传输到单片机，由单片机对数字信号进行比较判断，输出高电平或低电平，来选通第一继电器(3-4)或第二继电器(3-5)。
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