CN102867871A - 一种智能汇流箱及其光伏系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能汇流箱及其光伏系统,智能汇流箱用于将至少两路太阳能电池板组串的电流汇流成一路输出,其中,包括:检测模块、处理模块和控制模块;所述检测模块、处理模块和控制模块依次连接;通过检测太阳能电池板组串的电压,并与预定电压值比较,当电压小于预定电压值时,将该路太阳能电池板组串自动旁路,不接入电路;当电压大于预定电压值时,将该路太阳能电池板组串接入电路;使得智能汇流箱具有智能识别和控制功能,避免接入电路的某些路太阳能电池板组串因不发电或发电极少而影响光伏系统整体发电率,从而提高了光伏系统的整体发电效率。

Description

一种智能汇流箱及其光伏系统
技术领域
[0001] 本发明涉及光伏领域,特别涉及一种智能汇流箱及其光伏系统。
背景技术
[0002] 进入新世纪以来,太阳能光伏产业已成为当今世界最受关注的新兴产业之一。光伏发电是利用半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能并转变成电能。光伏发电既不需要燃料,也无气体排放,属于绿色产业,具有无污染、安全、长寿命、维护简单、资源永不枯竭和资源分布广泛等特点,被认为是21世纪最重要的新能源,可广泛应用于航天、通讯、能源、农业、办公设施、交通以及民宅等领域。
[0003] 如图I所示,图I为现有技术中光伏系统的结构示意图。现有光伏系统包括:光伏
阵列110、智能光伏汇流箱120和光伏逆变器130 ;所述光伏阵列110、智能光伏汇流箱120和光伏逆变器130依次连接;所述光伏逆变器130连接公共电网,实现与市电并网。所述光伏阵列110包括至少两路太阳能电池板组串111,所述太阳能电池板组串111由多个太阳能电池板112串联而成,多个太阳能电池板组串111并联接入智能光伏汇流箱120。所述智能光伏汇流箱120连接光伏阵列110及光伏逆变器130,用于提供防雷及过流保护、并监测光伏阵列的单串电流、电压及防雷器状态、断路器状态。在太阳能光伏发电系统中,太阳能电池转换的电流在智能光伏汇流箱内汇流后,通过直流断路器输出,与光伏逆变器配套使用从而构成完整的光伏发电系统,实现与市电并网。为了提高系统的可靠性和实用性,可在智能光伏汇流箱里配置光伏专用直流防雷模块、直流熔断器和断路器等,并设置工作状态指示灯等,方便用户及时准确的掌握光伏电池的工作情况,保证太阳能光伏发电系统发挥最大功效。
[0004] 但由于太阳能光伏系统的能量来源于太阳照射,当遭遇多云天气,以及太阳能电池阵列因太阳东升西落受周围建筑或树木等因素造成部分太阳能电池板阴影时,其发电效率大大降低。以多云为例,当光伏阵列部分区域有云遮挡时,会造成同一光伏方阵中各分支的太阳能电池板组串之间的转换能力以及效率不同,由于云层遮挡而效率大大低于正常值的太阳能电池组串会大大降低整体发电效率。这种原理相当于新旧电池连接,新电池发电量大,旧电池发电量小,共同工作时,旧电池不再提供电能,反而变成了消耗电能的内阻,从而降低了电池组的供电能力。当某一路太阳能电池板组串受阴影遮挡导致不发电或发电极少时,会造成整体系统的内耗增加,从而大大降低了整体发电效率。而现有的汇流箱仅仅停留在采集信息和简单的保护功能,并不具备自动识别和控制的功能,不能从根本上解决以上发电效率低的问题。
[0005] 因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
[0006] 鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种智能汇流箱及其光伏系统,使汇流箱具备智能识别和控制的特点,以避免因光照条件不佳而影响光伏系统整体发电效率。
[0007] 为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种智能汇流箱,用于将至少两路太阳能电池板组串的电流汇流成一路输出,其中,包
括:
用于检测每一路太阳能电池板组串的电流、电压和功率的检测模块;
用于处理检测模块发送的数据并输出处理结果的处理模块;
用于根据处理模块输出的处理结果控制太阳能电池板组串接通或者旁路的控制模
块; 所述检测模块、处理模块和控制模块依次连接。
所述的智能汇流箱,其中,所述处理模块包括:用于将每一路太阳能电池板组串的电压与预定电压值进行比较的比较判断模块。
[0008] 所述的智能汇流箱,其中,所述处理模块包括:用于反馈每一路太阳能电池板组串的电压数据的反馈模块。
[0009] 所述的智能汇流箱,其中,所述处理模块还包括:用于设置预定电压值的设置模块。
[0010] 所述的智能汇流箱,其中,当太阳能电池板组串的电压小于预定电压值时,所述控制模块控制太阳能电池板组串断开;当该路太阳能电池板组串的电压大于预定电压值时,所述控制模块控制太阳能电池板组串重新接入电路。
[0011] 一种光伏系统,包括:至少两路太阳能电池板组串和光伏逆变器,其中,所述光伏系统还包括:
至少一所述的智能汇流箱;
用于处理智能汇流箱发送的电压和功率数据来模拟太阳的运行轨迹的中央处理器;
用于显示的显示模块;
所述太阳能电池板组串、智能汇流箱和光伏逆变器依次连接;所述智能汇流箱、中央处理器和显示模块依次连接。
[0012] 所述的光伏系统,其中,还包括:用于无线发送太阳能电池板组串的电压和功率数据的无线发送模块和用于接收数据的接收模块;所述无线发送模块与接收模块无线连接,所述无线发送模块连接检测模块;所述接收模块连接中央处理器。
[0013] 相较于现有技术,本发明提供的智能汇流箱及其光伏系统,由于采用了在智能汇流箱上设置检测模块、处理模块和控制模块,所述太阳能电池板组串连接检测模块;所述检测模块、处理模块和控制模块依次连接,通过检测太阳能电池板组串的电压,并与预定电压值比较,当电压小于预定电压值时,将该路太阳能电池板组串自动旁路,不接入电路;当电压大于预定电压值时,将该路太阳能电池板组串接入电路;使得智能汇流箱具有智能识别和控制功能,从而提闻了光伏系统的整体发电效率。
附图说明
[0014] 图I为现有技术中光伏系统的结构示意图。
[0015] 图2为本发明智能汇流箱第一实施例的结构框图。
[0016] 图3为本发明智能汇流箱第二实施例的结构框图。[0017] 图4为本发明光伏系统较佳实施例的结构框图。
具体实施方式
[0018] 本发明提供一种智能汇流箱及其光伏系统,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0019] 请参阅图2,图2为本发明智能汇流箱第一实施例的结构框图。所述智能汇流箱将至少两路太阳能电池板组串的电流汇流成一路输出。所述智能汇流箱包括:检测模块210、处理模块220和控制模块230 ;所述检测模块210、处理模块220和控制模块230依次连接。
[0020] 所述检测模块210连接每一路太阳能电池板组串,用于检测每一路太阳能电池板组串的电流、电压和功率数据。所述处理模块220处理检测模块210发送的每一路太阳能电池板组串的电流、电压和功率数据,并输出处理结果给控制模块230,所述控制模块230根据处理模块220输出的处理结果控制太阳能电池板组串接通或者旁路。
[0021] 进一步地,请参阅图3,图3为本发明智能汇流箱第二实施例的结构框图。所述处理模块220包括比较判断模块221,所述比较判断模块221连接检测模块210,用于将每一路太阳能电池板组串的电压与预定电压值进行比较。优选地,所述处理模块220还包括反馈模块222,所述反馈模块222连接检测模块210,用于反馈每一路太阳能电池板组串的电压数据。所述处理模块220还包括设置模块223,所述设置模块223用于设置预定电压值。
[0022] 以下结合附图,对本发明智能汇流箱的原理进行说明。
[0023] 本发明提供的智能汇流箱,检测模块210检测多路太阳能电池板组串的电压、电流及功率数据,将其发送给处理模块220的比较判断模块221和反馈模块222。所述比较判断模块221比较每一路太阳能电池板组串的电压与设置模块223设置的预定电压值大小。当太阳能电池板组串的电压小于预定电压值时,譬如、该路太阳能电池板组串受阴影遮挡时,所述控制模块230控制太阳能电池板组串断开,自动旁路,即该路太阳能电池板组串不接入光伏系统中;当该路太阳能电池板组串的电压大于预定电压值时,即恢复正常光照时,所述控制模块230控制太阳能电池板组串重新接入电路,使得智能汇流箱具有智能识别和控制功能,避免了不发电或发电极少的某路太阳能电池板组串接入系统中增加系统的内部损耗,从而避免了这类发电量低于正常值的太阳能电池板组串影响光伏系统整体发电效率。当将电压小于预定电压值的太阳能电池板组串自动旁路后,大大减少了由于发电能力不同的这类太阳能电池板组串共同连接时引起的系统内部损耗,不会拉低系统整体的发电效率,从而提高了光伏系统的整体发电效率,还提高了系统的寿命。通过反馈模块222反馈,可以进行误差纠正,避免产生误判。
[0024] 优选地,所述设置模块223还设置有一预定时间值。所述比较判断模块221还用于判断每一路太阳能电池板组串的电压小于预定电压值的持续时间或每一路太阳能电池板组串的电压大于预定电压值的持续时间与预定时间值的大小。当太阳能电池板组串的电压小于预定电压值的持续时间或太阳能电池板组串的电压大于预定电压值的持续时间小于预定时间值时,保持该路太阳能电池板组串原有的状态,即原来为断开继续断开,原来为接入继续接入,反之,则改变该路太阳能电池板组串原有的状态。由于光照条件容易受云层或周围环境的影响,本发明提供的智能汇流箱,采用对一定时间内的电压值持续判断,避免了频繁切除和启动太阳能电池板组串对其带来的电气损坏。[0025] 基于上述的智能汇流箱,本发明还提供一种光伏系统,如图4所示,所述光伏系统包括至少两路太阳能电池板组串310和光伏逆变器320。所述光伏系统包括至少一个上述的智能汇流箱350、中央处理器330和显示模块340 ;所述太阳能电池板组串310、智能汇流箱350和光伏逆变器320依次连接;所述智能汇流箱350、中央处理器330和显示模块340依次连接。
[0026] 所述中央处理器330接收至少一个智能汇流箱350发送的电压和功率数据,并对其处理模拟太阳的运行轨迹,然后发送。所述显示模块340接收中央处理器330发送的数据,并显示太阳的运行轨迹。
[0027] 在本实施例中,光伏系统包括多个智能汇流箱,中央处理器将多个智能汇流箱的数据结合起来统计,对比光伏阵列每路太阳能电池板组串的电压和功率,电压和功率高则该支路太阳照射强,相反则受太阳照射弱。中央处理器通过监测每条支路的电压功率情况来模拟太阳的照射方位,同时结合时间和当地的地理经纬度模拟出太阳每天的时时运行轨迹。本发明提供的光伏系统,通过中央处理器处理智能汇流箱实时地检测支路电压和功率数据,将其处理为太阳的轨迹,并实时在显示模块中显示太阳在轨迹中的具体位置,使得操作者一目了然了解光照情况以及现场情况,直观且形象,还可以全景显示太阳能发电,便于监控。
[0028] 优选地,所述光伏系统还包括无线发送模块和接收模块;所述无线发送模块与接收模块无线连接,所述无线发送模块连接检测模块,所述接收模块连接中央处理器。在本实施例中,数据可采用无线的方式进行发送,从而避免了布线太过复杂。
[0029] 综上所述,本发明提供的一种智能汇流箱及其光伏系统,由于采用了在智能汇流箱上设置检测模块、处理模块和控制模块,所述太阳能电池板组串连接检测模块;所述检测模块、处理模块和控制模块依次连接,通过检测太阳能电池板组串的电压、电流和功率数据,并与预定电压值比较,当电压小于预定电压值时,将该路太阳能电池板组串自动旁路,不接入电路;当电压大于预定电压值时,将该路太阳能电池板组串接入电路;使得智能汇流箱具有智能识别和控制功能,避免了因环境或天气等原因造成部分太阳能电池板阴影导致某些路太阳能电池板组串发电低于正常值而影响光伏系统整体发电率,从而提高了光伏系统的整体发电效率。本发明提供的光伏系统,通过中央处理器处理智能汇流箱实时地检测支路电压和功率数据并实时在显示模块中显示太阳在轨迹中的具体位置,使得操作者一目了然了解光照情况以及现场情况,还可以全景显示太阳能发电,便于监控。
[0030] 可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1. 一种智能汇流箱,用于将至少两路太阳能电池板组串的电流汇流成一路输出,其特征在于,包括: 用于检测每一路太阳能电池板组串的电流、电压和功率的检测模块; 用于处理检测模块发送的数据并输出处理结果的处理模块; 用于根据处理模块输出的处理结果控制太阳能电池板组串接通或者旁路的控制模块; 所述检测模块、处理模块和控制模块依次连接。
2.根据权利要求I所述的智能汇流箱,其特征在于,所述处理模块包括:用于将每一路太阳能电池板组串的电压与预定电压值进行比较的比较判断模块。
3.根据权利要求I所述的智能汇流箱,其特征在于,所述处理模块包括:用于反馈每一路太阳能电池板组串的电压数据的反馈模块。
4.根据权利要求I所述的智能汇流箱,其特征在于,所述处理模块还包括:用于设置预定电压值的设置模块。
5.根据权利要求2所述的智能汇流箱,其特征在于,当太阳能电池板组串的电压小于预定电压值时,所述控制模块控制太阳能电池板组串断开;当该路太阳能电池板组串的电压大于预定电压值时,所述控制模块控制太阳能电池板组串重新接入电路。
6. 一种光伏系统,包括:至少两路太阳能电池板组串和光伏逆变器,其特征在于,所述光伏系统还包括: 至少一如权利要求I所述的智能汇流箱; 用于处理智能汇流箱发送的电压和功率数据来模拟太阳的运行轨迹的中央处理器; 用于显示的显示模块; 所述太阳能电池板组串、智能汇流箱和光伏逆变器依次连接;所述智能汇流箱、中央处理器和显示模块依次连接。
7.根据权利要求6所述的光伏系统,其特征在于,还包括:用于无线发送太阳能电池板组串的电压和功率数据的无线发送模块和用于接收数据的接收模块;所述无线发送模块与接收模块无线连接,所述无线发送模块连接检测模块;所述接收模块连接中央处理器。
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