CN104065337A - 一种增益型智能光伏汇流箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增益型智能光伏汇流箱，包括若干用于光伏输入的光伏组件、若干最大功率点跟踪模块、若干短路保护模块、一个用于将多路光伏输入汇集到一块进而输入一逆变器的汇流模块、一个浪涌保护模块；一个光伏组件、一个最大功率点跟踪模块与一个短路保护模块依次连接后接入汇流模块；所述浪涌保护模块连接于汇流模块之后的光伏输出线路上。通过上述方式，本发明提供的一种增益型智能光伏汇流箱，率先在原有光伏汇流箱的功能基础上，将汇流、短路保护、浪涌保护、最大功率点跟踪、通讯监控各个功能按照各个功能模块化设计，并集成到一起，大大提升了光伏电站发电效率、举报增加光伏电站收益的功能。

Description

一种增益型智能光伏汇流箱

技术领域

本发明涉及一种光伏汇流箱，特别是涉及一种增益型智能光伏汇流箱。

背景技术

早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。 1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。 20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少。对环境造成的危害日益突出的同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。

丰富的太阳辐射能是重要的能源，因为有着取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价的特点，人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦时，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势，20世纪80年代后，太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。 20世纪90年代后，光伏发电快速发展，美国、德国、日本、中国、瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等各个国家纷纷出台各种补贴政策来促进光伏发电行业的发展。

在太阳能光伏发电系统中，为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线经常使用到汇流箱。汇流箱的主要作用是对光伏电池阵列的输入进行一级汇流，用于减少光电池阵列接入到逆变器的连线，优化系统结构，提高可靠性和可维护性。但是大多数汇流箱基本只举报简单的汇流保护功能，该种方式效率损失比较大，不具备增加光伏电站收益的功能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种增益型智能光伏汇流箱，率先在原有光伏汇流箱的功能基础上，将汇流、短路保护、浪涌保护、最大功率点跟踪、通讯监控各个功能按照各个功能模块化设计，并集成到一起，大大提升了光伏电站发电效率、举报增加光伏电站收益的功能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种增益型智能光伏汇流箱，若干用于光伏输入的光伏组件、若干用于精确跟踪每路光伏输入的最大功率点的最大功率点跟踪模块、若干用于对每路光伏输入进行短路保护的的短路保护模块、一个用于将多路光伏输入汇集到一块进而输入一逆变器的汇流模块、一个对经汇流模块汇总后的光伏输出进行浪涌保护的浪涌保护模块。

一个光伏组件、一个最大功率点跟踪模块与一个短路保护模块依次连接后接入汇流模块，从而多路光伏输入分别经最大功率点跟踪模块和短路保护模块后输入汇流模块。

在本发明一个较佳实施例中，所述增益型智能光伏汇流箱中还包含有监控通讯模块，所述监控通讯模块对每一路光伏输入和光伏输出进行远程监控通讯。

在本发明一个较佳实施例中，所述增益型智能光伏汇流箱中还包含有供电模块，所述供电模块与所述监控通讯模块和最大功率点跟踪模块相互连接；所述供电模块从光伏输入侧取电并转变成最大功率点跟踪模块和通讯监控模块需要的工作电压，从而实现对监控通讯模块和最大功率点跟踪模块供电。

在本发明一个较佳实施例中，所述最大功率点跟踪模块中设置有最大功率点跟踪装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述最大功率点跟踪装置中包含有采样供电模块中的电压和电流的模-数转换器和最大功率点跟踪控制器，所述最大功率点跟踪控制器得出光伏输入最大功率点，并给出控制信号。

在本发明一个较佳实施例中，所述短路保护模块中包含有根据输出电压的状态变化判断是否发生短路，当短路时增益型智能光伏汇流箱内的元件停止工作，从而实现短路保护的短路保护电路。

在本发明一个较佳实施例中，所述浪涌保护模块中包含有将电涌过电压引入大地的浪涌保护器。

本发明的有益效果是：率先在原有光伏汇流箱的功能基础上，将汇流、短路保护、浪涌保护、最大功率点跟踪、通讯监控各个功能按照各个功能模块化设计，并集成到一起，大大提升了光伏电站发电效率、举报增加光伏电站收益的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的一种增益型智能光伏汇流箱一较佳实施例的电路原理图；

图2是本发明的一种增益型智能光伏汇流箱一较佳实施例的辅助电路原理图；

图3是本发明的一种增益型智能光伏汇流箱最大功率点跟踪装置一较佳实施例的系统框图；

图4是本发明的一种增益型智能光伏汇流箱短路保护电路一较佳实施例的电路图。

附图中各部件的标记如下：1、光伏组件；2、最大功率点跟踪模块；3、短路保护模块；4、汇流模块；5、浪涌保护模块；6、供电模块；7、监控通讯模块。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2、图3、图4，本发明实施例包括：

提供一种增益型智能光伏汇流箱，包括：若干用于光伏输入的光伏组件1、若干用于精确跟踪每路光伏输入的最大功率点的最大功率点跟踪模块2、若干用于对每路光伏输入进行短路保护的短路保护模块3、一个用于将多路光伏输入汇集到一块进而输入一逆变器的汇流模块4、一个对经汇流模块4汇总后的光伏输出进行浪涌保护的浪涌保护模块5。

一个光伏组件1、一个最大功率点跟踪模块2与一个短路保护模块3之间经过输入线路依次连接后接入汇流模块4，每一路光伏输入经对应的最大功率点跟踪模块2和短路保护模块3后输入汇流模块4，从而多路光伏输入分别经最大功率点跟踪模块2和短路保护模块3后输入汇流模块4。

所述浪涌保护模块5连接于汇流模块4之后的光伏输出线路上，从而实现对光伏输出中的瞬时过压电涌保护。

具体操作步骤为：所述光伏组件1接入增益型智能光伏汇流箱，首先通过最大功率点跟踪模块2的调节控制，实现最大功率点跟踪，充分挖潜光伏组件1发电潜力；然后通过短路保护模块3进行短路保护功能的实现；通过汇流模块4进行汇流；最后进过防浪涌模块的保护实现浪涌保护功能。

所述增益型智能光伏汇流箱中还包含有浪涌保护模块7，所述浪涌保护模块7对每一路光伏输入和光伏输出进行远程监控通讯，从而出现故障时能够及时发现并进行定位。

所述增益型智能光伏汇流箱中还包含有浪涌保护模块6，所述浪涌保护模块6与所述浪涌保护模块7和最大功率点跟踪模块2相互连接。所述浪涌保护模块6从光伏输入侧取电并转变成最大功率点跟踪模块2和通讯监控模块需要的工作电压，从而实现对浪涌保护模块7和最大功率点跟踪模块2供电。

具体操作步骤为：所述电源模块首先从光伏输入侧取电，并转变成最大功率点跟踪模块2和通讯监控模块需要的工作电压，给这两个模块进行供电，以保证这两个模块的正常工作。所述通讯监控模块采集各模块的工作信息然后与上层数据中心进行远程通讯，把信息传回上层数据中心。

所述最大功率点跟踪模块2中设置有最大功率点跟踪装置，优选的，所述最大功率点跟踪装置中包含有模-数转换器和最大功率点跟踪控制器，所述模-数转换器采样浪涌保护模块6中的电压和电流，通过最大功率点跟踪控制器，从而得出光伏输入最大功率点，并给出控制信号。所述控制信号经PWM（脉宽调节式）驱动电路调节Boost变换器的占空比D，从而改变Boost变换器Uin（太阳电池的输出电压），使其与太阳能电池组最大功率点岁对应的电压相匹配，从而使太阳能电池组池中输出为最大功率，充分利用太阳能，所述的最大功率点跟踪控制器由单片机实现。

所述短路保护模块3中包含有短路保护电路，所述短路保护电路根据输出电压的状态变化判断是否发生短路。当短路时增益型智能光伏汇流箱内的元件停止工作，从而实现短路保护。

具体操作为：短路发生后，输出电压经过RA和RB采样得到电压值无法维持三极管Q1导通，于是Q1关断，电容C1被充电，连接V2随着时间的推移电压不断升高，V2一旦高于其管脚的阈值电压，整个系统停止工作，实现了短路保护的功能。

所述汇流模块4中包含有光伏汇流采集装置，所述光伏汇流采集装置中包含有测量元件，所述测量元件采用霍尔传感器，能够实现隔离测量。

所述浪涌保护模块5中包含有浪涌保护器，所述浪涌保护器将电涌过电压引入大地，从而保护增益型智能光伏汇流箱内的元件。

本发明增益型智能光伏汇流箱的有益效果是：

1、率先在原有光伏汇流箱的功能基础上，将汇流、短路保护、浪涌保护、最大功率点跟踪、通讯监控各个功能按照各个功能模块化设计，并集成到一起，大大提升了光伏电站发电效率、举报增加光伏电站收益的功能；

2、将不同种类组件混合使用，同时最大限度消除光伏组件1自身和应用差异对整个系统的影响；

3、每一路输入都单独设计有最大功率点跟踪模块2，一旦出现故障，降自动切断回路，不影响其他路的正常使用，便于局部维护和升级改造；

4、能使光伏组件1运行在最和合适的电压、电流状态下并能去除压差造成的环流现象，最大限度延长组件寿命。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种增益型智能光伏汇流箱，其特征在于，包括：若干用于光伏输入的光伏组件、若干用于精确跟踪每路光伏输入的最大功率点的最大功率点跟踪模块、若干用于对每路光伏输入进行短路保护的的短路保护模块、一个用于将多路光伏输入汇集到一块进而输入一逆变器的汇流模块、一个对经汇流模块汇总后的光伏输出进行浪涌保护的浪涌保护模块；一个光伏组件、一个最大功率点跟踪模块与一个短路保护模块依次连接后接入汇流模块，从而多路光伏输入分别经最大功率点跟踪模块和短路保护模块后输入汇流模块。

2.如权利要求1中所述的增益型智能光伏汇流箱，其特征在于，所述增益型智能光伏汇流箱中还包含有监控通讯模块，所述监控通讯模块对每一路光伏输入和光伏输出进行远程监控通讯。

3.如权利要求2中所述的增益型智能光伏汇流箱，其特征在于，所述增益型智能光伏汇流箱中还包含有供电模块，所述供电模块与所述监控通讯模块和最大功率点跟踪模块相互连接；所述供电模块从光伏输入侧取电并转变成最大功率点跟踪模块和通讯监控模块需要的工作电压，从而实现对监控通讯模块和最大功率点跟踪模块供电。

4.如权利要求3中所述的增益型智能光伏汇流箱，其特征在于，所述最大功率点跟踪模块中设置有最大功率点跟踪装置。

5.如权利要求4所述的增益型智能光伏汇流箱，其特征在于，所述最大功率点跟踪装置中包含有采样供电模块中的电压和电流的模-数转换器和最大功率点跟踪控制器，所述最大功率点跟踪控制器得出光伏输入最大功率点，并给出控制信号。

6.如权利要求1中所述的增益型智能光伏汇流箱，其特征在于，所述短路保护模块中包含有根据输出电压的状态变化判断是否发生短路，当短路时增益型智能光伏汇流箱内的元件停止工作，从而实现短路保护的短路保护电路。

7.如权利要求1中所述的增益型智能光伏汇流箱，其特征在于，所述浪涌保护模块中包含有将电涌过电压引入大地的浪涌保护器。