CN102354913A

CN102354913A - 一种智能型光伏汇流箱及其制造方法

Info

Publication number: CN102354913A
Application number: CN201110339588XA
Authority: CN
Inventors: 于利生; 陈振振; 王辉; 刘涛; 贾海军; 麦耀华
Original assignee: BAODING TIANWEI SOLARFILMS CO LTD; Baoding Tianwei Group Co Ltd
Current assignee: BAODING TIANWEI SOLARFILMS CO LTD; Baoding Tianwei Group Co Ltd
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明涉及一种智能型光伏汇流箱及其制造方法，属于光伏发电应用技术领域。技术方案是：太阳能电池的正极输出通过采集控制电路连接到正极汇流排（3），正极汇流排（3）分两路分别输出到直流断路器（5）的正极输入端和直流防雷装置（6）的正极输入端；太阳能电池的负极输出通过采集控制电路（2）连接到负极汇流排（4），负极汇流排分两路分别输出到直流断路器（5）的负极输入端和直流防雷装置（6）的负极输入端。可以测量汇流后的电池电压、电流、功率等参数，检测直流断路器和防雷器等元件的状态或失效，同时该汇流箱采用光伏电池电压自供电形式，无需市电接入，有效的解决兆瓦级电站的后期维护复杂的问题，保证大型光伏电站的系统稳定性。

Description

一种智能型光伏汇流箱及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种智能型光伏汇流箱及其制造方法，属于光伏发电应用技术领域。

背景技术

近几年光伏行业快速发展，随着市场应用的快速发展，与光伏组件的使用相配套的光伏系统应用器件不断产生，其中，为了减少光伏组件和光伏逆变器之间连接线的数量，方便维修，提高可靠性，一般需要在光伏组件和光伏逆变器之间设置汇流箱。背景技术的光伏并网汇流箱，一般只有汇流、防雷等基本功能，汇流箱内部各种元器件的使用寿命普遍低于组件使用寿命，因此实时检测汇流箱内部元器件的工作状态很有必要；另外对于偏远地区的大型光伏电站，实现远程控制和光伏电站的稳定性显得至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能型光伏汇流箱及其制造方法，使光伏并网系统更可靠、更安全，无需市电接入，节省客户投资成本，提高光伏电站稳定性，解决背景技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种智能型光伏汇流箱，包含汇流电路和采集控制电路，汇流电路包括正极汇流排、负极汇流排、直流断路器、进线端子熔断器、直流防雷装置；正极汇流排和负极汇流排与进线端子熔断器通过采集控制电路连接，太阳能电池的正极输出通过采集控制电路连接到正极汇流排，正极汇流排分两路分别输出到直流断路器的正极输入端和直流防雷装置的正极输入端；太阳能电池的负极输出通过采集控制电路连接到负极汇流排，负极汇流排分两路分别输出到直流断路器的负极输入端和直流防雷装置的负极输入端；

采集控制电路包括开关量输入处理电路、LED显示器、继电器控制电路、输出电路、电压电流检测电路、MCU数据处理电路、传感器输入信号处理、电源电路；太阳能电池汇流后输入到电压电流检测电路，检测太阳能电池串列的电压、电流参数；外界的环境参数，包括风速、温度、辐照度，通过采集控制电路的输入端连接到传感器输入信号处理电路；采集控制电路的电源电路是交流220V或者光伏电池板自身产生的电能DC100——1000V；采集控制电路的LED显示器具有LED显示功能，实时显示每路电池串列的电流值；采集控制电路采集到的数据经过MCU数据处理电路处理后，通过输出电路输出到计算机显示。

采集控制电路内置防反二极管，以防止线路极性接反对太阳能电池造成危害。

本发明采集控制电路带有开关量输入、开关输入信号测量，采用光耦隔离输入，接点电压为24V，被测开关信号为无源干接点类型；提供一路继电器信号输出，用于控制直流断路器；可以检测直流断路器、直流防雷装置等元件的状态或失效。

本发明采集控制电路带继电器输出，可以远程控制，用于驱动直流断路器的自动分合闸。用MCU数据处理电路的电平信号通过三极管驱动继电器来实现远程控制，继电器的输出可通过MCU数据处理电路内部设定门限值自动报警，也可通过远程命令控制报警。

本发明采集控制电路能检测每一组串光伏组件的电流和汇流后的电池电压，并计算出每一路电池串的功率和该汇流箱的总功率，电流通过接线端子接入后采用大功率高精度的电阻对电流信号进行取样，另外通过电压分压的方式把直流大电压变成电流信号后经线性光耦隔离后把输出的模拟量信号通过模拟开关送入MCU数据处理电路的AD口进行采集，通过采集的每路电流进行值通过内部MCU进行计算得出功率值。

本发明采集控制电路具有光伏电池串开路检测报警功能（数据远传与当地LED灯红绿与指示报警）。利用集成的隔离霍尔器件对电流进行检测，经模拟开关后送入到AD采集送入MCU数据处理电路；MCU数据处理电路对电流值进行判定，控制LED灯的状态来指示电池串状态，同时通过UART接口把采到的相应的数据通过RS485总线进行远传。

本发明采集控制电路的供电电源，采用光伏薄膜电池自发电供电，支持直流100-1000V宽范围电压供电，同时考虑交流220V电源供电方案设计。

一种智能型光伏汇流箱及其制造方法，包含如下步骤：

①汇流箱组成包括：进线端子熔断器、数据采集板、正极汇流排、负极汇流排、直流断路器、直流防雷装置、箱体、安装板，数据采集板就是采集控制电路的集成；数据采集板器件包括：双面电路板、单片机、LED显示器、数据采集芯片、电源模块等相关集成块及电子器件，组成采集控制电路，包括：开关量输入处理电路、 LED显示器、继电器控制电路、输出电路、电压电流检测电路、MCU数据处理电路、传感器输入信号处理、电源电路，上述电路都集成到数据采集板上；

②汇流箱制造方法：箱体、安装板表面做防腐处理，依次将进线端子熔断器、数据采集板、正极汇流排、负极汇流排、直流断路器、直流防雷装置安装在安装板上，安装板安装在箱体上。

数据采集板的电源电路进行模块制作：将光伏组件阵列设计的较宽直流输入电压（100V—1000V），经过最大功率点跟踪优化，将贴片器件和集成芯片焊装在电源线路板上，后塑封成外形为25×30×20mm的电源模块，输出所需直流工作电压；该电源电路的模块取代了原始的交流变直流的电源，省去了外接电缆。

将功能器件高度集成在数据采集板上，体积小，技术新颖。

本发明的积极效果：本发明可以实时监控1—16个太阳能电池串列的电压、电流、功率参数；光伏电池串列开路检测报警；直流断路器和直流防雷装置等元件的状态或失效检测；带继电器输出，便于远程控制，用于驱动直流断路器的自动分合闸；提供温度、辐照度、风速等类型传感器输入的模拟接口，可以实时检测各种环境参数；采用光伏电池电压自供电，无需市电接入，节省客户投资成本，有效的解决兆瓦级电站的后期维护复杂的问题，提高光伏电站稳定性。

附图说明

图1是本发明的实施例示意图；

图2是本发明的实施例数据采集板示意图；

图中：1、进线端子熔断器；2、采集控制电路；3、正极汇流排；4、负极汇流排；5、直流断路器；6、直流防雷装置；7、箱体；8、安装板；21、开关量输入处理电路；22、LED显示器；23、继电器控制电路；24、输出电路；25、电压电流检测电路；26、MCU数据处理电路；27、传感器输入信号处理；28、电源电路。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

一种智能型光伏汇流箱，包含汇流电路和采集控制电路，汇流电路包括正极汇流排3、负极汇流排4、直流断路器5、进线端子熔断器1、直流防雷装置6；正极汇流排和负极汇流排与进线端子熔断器通过采集控制电路连接，太阳能电池的正极输出通过采集控制电路连接到正极汇流排3，正极汇流排3分两路分别输出到直流断路器5的正极输入端和直流防雷装置6的正极输入端；太阳能电池的负极输出通过采集控制电路连接到负极汇流排4，负极汇流排4分两路分别输出到直流断路器5的负极输入端和直流防雷装置6的负极输入端；

采集控制电路包括开关量输入处理电路21、LED显示器22、继电器控制电路23、输出电路24、电压电流检测电路25、MCU数据处理电路26、传感器输入信号处理27、电源电路28；太阳能电池汇流后输入到电压电流检测电路25，检测太阳能电池串列的电压、电流参数；外界的环境参数，包括风速、温度、辐照度，通过采集控制电路的输入端连接到传感器输入信号处理电路27；采集控制电路的电源电路是交流220V或者光伏电池板自身产生的电能DC100——1000V；采集控制电路的LED显示器具有LED显示功能，实时显示每路电池串列的电流值；采集控制电路采集到的数据经过MCU数据处理电路26处理后，通过输出电路输出到计算机显示。

一种智能型光伏汇流箱及其制造方法，包含如下步骤：

①汇流箱组成包括：进线端子熔断器1、数据采集板、正极汇流排3、负极汇流排4、直流断路器5、直流防雷装置6、箱体7、安装板8，数据采集板就是采集控制电路的集成；数据采集板器件包括：双面电路板、单片机、LED显示器、数据采集芯片、电源模块等相关集成块及电子器件，组成采集控制电路，包括：开关量输入处理电路21、 LED显示器22、继电器控制电路23、输出电路24、电压电流检测电路25、MCU数据处理电路26、传感器输入信号处理27、电源电路28，上述电路都集成到数据采集板上；

②汇流箱制造方法：箱体7、安装板8表面做防腐处理，依次将进线端子熔断器、数据采集板、正极汇流排、负极汇流排、直流断路器、直流防雷装置安装在安装板上，安装板安装在箱体上。

数据采集板的电源电路进行模块制作：将光伏组件阵列设计的较宽直流输入电压100V—1000V，经过最大功率点跟踪优化，将贴片器件和集成芯片焊装在电源线路板上，后塑封成外形为25×30×20mm的电源模块，输出所需直流工作电压；该电源电路的模块取代了原始的交流变直流的电源，省去了外接电缆。

Claims

1.一种智能型光伏汇流箱，其特征在于包含汇流电路和采集控制电路，汇流电路包括正极汇流排（3）、负极汇流排（4）、直流断路器（5）、进线端子熔断器（1）、直流防雷装置（6）；正极汇流排和负极汇流排与进线端子熔断器通过采集控制电路连接，太阳能电池的正极输出通过采集控制电路连接到正极汇流排（3），正极汇流排（3）分两路分别输出到直流断路器（5）的正极输入端和直流防雷装置（6）的正极输入端；太阳能电池的负极输出通过采集控制电路连接到负极汇流排（4），负极汇流排分两路分别输出到直流断路器（5）的负极输入端和直流防雷装置（6）的负极输入端；

采集控制电路包括开关量输入处理电路（21）、LED显示器（22）、继电器控制电路（23）、输出电路（24）、电压电流检测电路（25）、MCU数据处理电路（26）、传感器输入信号处理（27）、电源电路（28）；太阳能电池汇流后输入到电压电流检测电路(25)，检测太阳能电池串列的电压、电流参数；外界的环境参数，包括风速、温度、辐照度，通过采集控制电路的输入端连接到传感器输入信号处理电路(27)；采集控制电路的电源电路是交流220V或者光伏电池板自身产生的电能DC100——1000V；采集控制电路的LED显示器具有LED显示功能，实时显示每路电池串列的电流值；采集控制电路采集到的数据经过MCU数据处理电路（26）处理后，通过输出电路输出到计算机显示。

2.根据权利要求1所述之一种智能型光伏汇流箱，其特征在于采集控制电路内置防反二极管，以防止线路极性接反对太阳能电池造成危害。

3.一种智能型光伏汇流箱制造方法，其特征在于包含如下步骤：

①汇流箱组成包括：进线端子熔断器（1）、数据采集板、正极汇流排（3）、负极汇流排（4）、直流断路器（5）、直流防雷装置（6）、箱体（7）、安装板（8），数据采集板就是采集控制电路的集成；数据采集板器件包括：双面电路板、单片机、LED显示器、数据采集芯片、电源模块等相关集成块及电子器件，组成采集控制电路，包括：开关量输入处理电路（21）、 LED显示器（22）、继电器控制电路（23）、输出电路（24）、电压电流检测电路（25）、MCU数据处理电路（26）、传感器输入信号处理（27）、电源电路（28），上述电路都集成到数据采集板上；

②汇流箱制造方法：箱体（7）、安装板（8）表面做防腐处理，依次将进线端子熔断器、数据采集板、正极汇流排、负极汇流排、直流断路器、直流防雷装置安装在安装板上，安装板安装在箱体上。

4.根据权利要求3所述之一种智能型光伏汇流箱制造方法，其特征在于数据采集板的电源电路进行模块制作：将光伏组件阵列设计的较宽直流输入电压100V—1000V，经过最大功率点跟踪优化，将贴片器件和集成芯片焊装在电源线路板上，后塑封成外形为25×30×20mm的电源模块，输出所需直流工作电压。