CN104184405A - 一种光伏组件输出连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件输出连接装置，涉及太阳能光伏组件连接技术领域，包括光伏组件、在光伏组件四周设置的边框、固定于边框上的线缆匹配器、以及与线缆匹配器连接的接口转换器，线缆匹配器包括匹配器外壳、设于匹配器外壳内部的电路板、与电路板连接的线缆输出接口以及两条线缆，两条线缆分别设于匹配器外壳的两侧，电缆一端与电路板连接，另一端与光伏组件的输出端连接。本发明的输出连接装置与目前使用的光伏组件接线盒相比，降低了生产成本，避免了接线盒烧毁，使用方便，维护方便，增大了组件发电效率。

Description

一种光伏组件输出连接装置

技术领域

本发明涉及太阳能光伏组件连接技术领域。

背景技术

光伏组件接线盒是光伏组件输出的连接部件，可用于实现光伏组件间的互联，从而将光伏组件的功率输出到外部，也是光伏组件做成系统的关键连接装置。同时，光伏组件接线盒的另一作用是防止光伏组件局部被遮挡时产生热斑问题。在光伏组件接线盒内通常包括多个功能部件，例如用于连接光伏组件的汇流条的连接端子、起旁路作用的二极管以及电缆等。

目前，光伏组件产品均为大电流低电压输出，以通用的156mm×156mm电池为例，生产的组件产品电压只有36V左右，电流却在7A以上。光伏组件内部结构是汇流带将电池串连接起来，用玻璃、EVA、背板、边框、硅胶或胶带等材料封装起来，在背板上用硅胶粘接接线盒，用于组件的输出。接线盒内部安装10A～20A二极管，有一对输出端线缆。在安装施工的过程中，需要组件间的串并联，达到组件方阵，经过逆变器并网发电或者给蓄电池充电，形成太阳能发电系统中的发电部分。光伏电站在实际运行过程中，经常烧毁接线盒，包括烧毁二极管及烧毁接线盒盖和烧毁盒底。烧毁接线盒的光伏组件不能正常工作，电流无法正常输出，影响电站运行。为避免影响电站正常安全运行，烧毁接线盒的光伏组件需要立即更换。这时目前光伏电站的一个难题，只能靠组件厂家返厂维修。光伏电站常常在偏远地区，人员稀少；如有些电站在起初建设时，组件安装在山体斜坡，靠人背肩扛安装的。电站占地面积广，组件体积大、重量重，在安装现场拆卸极不方便。同时由于现场拆卸后包装不具备条件，组件长途运输极大可能造成破碎，至少发生隐裂。发生破碎的组件就会报废，发生隐裂的组件需要返修，大大增加了维护、维修成本。由于更换组件需要一定时间，影响了电站发电量。

目前，国内外生产的光伏组件及接线盒技术缺点是：

(1)国内外生产的光伏组件的接线盒，均将汇流带输入接口、输出导线插口和二极管密封在一个塑料盒体内，并与线缆做成一体，同时均粘接的组件的绝缘背板上，不管接线盒如何进行结构设计，也不利于散热。

(2)目前光伏组件在正常发电状态下，二极管处于截止状态。

但是如果发生以下情况时，这时二极管就会正向导通：

a.某块组件全部或局部被树木、建筑物、云层等遮挡；

b.组件由于安装或后期运行时遭到意外撞击产生隐裂；

c.外部系统大电流注入组件接线盒；

再者，当电站逆变器、汇流箱、变压器等发生损坏，以及系统接地不良，外部产生系统高电压、谐振电压、静电瞬间高压放电等，使二极管反向击穿而长期导通。不管是二极管正向导通，还是反向击穿导通，二极管就会大量发热，同时二极管管腿接触电阻也发热；由于发电时电流较大，工作温度达200℃，接线盒严格密封（至少达到IP65等级），接线盒内外均为不易导热或导热性差的绝缘材料，发热量集中在接线盒内部，长期持续下去，经常烧毁二极管及接线盒盖和盒底。这是目前组件应用的最大问题。

(3)由于接线盒粘接的组件的绝缘背板上，所以为了更换接线盒需要拆卸组件，返厂维修。即影响组件发电，又会增加运输成本，运输又使组件破损或隐裂，也大大增加返修费用。

(4)烧坏接线盒的组件需返厂维修的原因是：1.接线盒与组件由于硅胶粘接而成为一体，特别是灌封胶接线盒；2.单组份硅胶固化速度一般为7天以上，双组份硅胶操作需要较复杂的设备；3.组件输出的汇流条损坏后，只能返厂。

(5)通常的太阳电池工作电流较大，以156mm×156mm电池为例，电流在7A左右，用其生产组件需要截面积较宽、较扁、较软的汇流带，但二极管封装的管脚均粗细均匀、较硬，两者连接需要通过连接端子连接，使得接线盒体积较大，这样组件接线盒成本较高、持续不下。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光伏组件输出连接装置，该输出连接装置与目前使用的光伏组件接线盒相比，降低了生产成本，避免了接线盒烧毁，使用方便，维护方便，增大了组件发电效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种光伏组件输出连接装置，其特征在于包括线缆匹配器、以及与线缆匹配器连接的接口转换器，所述的线缆匹配器包括匹配器外壳、设于匹配器外壳内部的电路板、与电路板连接的线缆输出接口以及两条线缆，两条线缆分别设于匹配器外壳的两侧，所述电缆一端与电路板连接，另一端与外界储电装置连接；所述的接口转换器包括接口转换器外壳，所述的接口转换器外壳的一侧设有与线缆输出接口连接的组件输出接口，与组件输出接口相对的另一侧设有汇流带输入孔，组件输出接口与汇流带输入孔之间通过镀锡铜端子连通，所述镀锡铜端子通过灌胶工艺固定于接口转换器外壳内部。

对上述结构作进一步说明，所述的组件输出接口的外侧设有卡脚，所述卡脚与线缆输出接口的内壁卡接。

对上述结构作进一步说明，所述的电路板包括镀锡铜板和二极管，所述的镀锡铜板固定封装于匹配器外壳内部，并且镀锡铜板之间留有间隙，所述的二极管的两个输出端焊接于镀锡铜板。

对上述结构作进一步说明，所述的线缆输出接口为公端子接头，具有整齐排列的插入端，插入端与所述的镀锡铜板分别连通，所述的组件输出接口为母端子接头，其内部设有与镀锡铜端子连通的插孔端，插孔端之间填充有绝缘体，插孔端与插入端位置匹配设置。

对上述结构作进一步说明，所述的线缆输出接口与匹配器外壳之间通过连接线连通，所述的连接线为多股线缆或线排。

对上述结构作进一步说明，所述的匹配器外壳的两端设有安装孔，所述的线缆匹配器通过螺栓穿过安装孔固定于光伏组件的边框上。

对上述结构作进一步说明，所述的镀锡铜板与镀锡铜端子的数量为两个以上，镀锡铜板与镀锡铜端子的数量比所述的二极管的数量少一个。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本发明中的接口转换器外壳内部只设有镀锡铜端子，结构简单，便于制作，可做的很小，降低了制作成本；

（2）本发明中的组件输出接口和线缆输出接口通过注塑工艺固定，结构牢固，提高了连接装置的牢固性；

（3）在接口转换器的一端设有汇流带输入孔部分，便于汇流带连接，可以是焊接、卡接，优选焊接，不仅增强了导电性能，同时避免了发热元件，不会烧毁；再者通过灌胶工艺保证了组件的绝缘性能，防护等级大大提高，由原来的IP65，提高到IP67以上，大大提高了连接装置以及组件的使用寿命；

（4）本发明的线缆匹配器有组件输出接口，便于连接，连接处设有卡脚，可使连接牢固；

（5）线缆匹配器主体内部设有二极管，特别的可应用二极管串联的集成电路，由于没有汇流带的预留和干扰，可采用胶铸、塑封工艺，一次成型，体积较小，成本较低；

（6）线缆匹配器主体留有安装孔，可方便地安装在组件铝边框上，利用铝材的导热性能，可使二极管或集成电路导通发热时，迅速散热，保证线缆匹配器主体与外界的铝材、金属支架温度相差无几，大大降低了原接线盒烧毁的隐患；

（7）对于线缆匹配器主体，若由于某种原因损坏，可直接更换线缆匹配器，避免了拆卸组件的问题，从而解决了组件运输、返厂维修、停止发电等后续一系列问题；

总之，降低成本，避免了接线盒烧毁，使用方便，维护方便，增大了组件发电效率，可广泛推广到所有光伏组件生产领域。解决了目前组件存在的难题。

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是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中接口转换器的外形图；

图3是图2的视图下的全剖示意图；

图4是图2中的A向视图；

图5是本发明中线缆匹配器的外形图；

图6是图5的视图下的全剖示意图；

图7是图6中的B向视图；

图8是线缆匹配器的另一种结构示意图；

图9是图8的外形图；

图10是原有光伏组件接线盒的结构示意图；

其中：1、边框，2、接口转换器，3、线缆匹配器；

2.1、组件输出接口，2.2、卡脚，2.3、接口转换器外壳、2.4、镀锡铜端子，2.5、汇流带输入孔；

3.1、线缆输出接口，3.2、匹配器外壳，3.3、镀锡铜板，3.4、二极管，3.5、连接线，3.6、安装孔，3.7、线缆。

具体实施方式

由附图1可以看出，本发明具体涉及一种光伏组件输出连接装置，包括光伏组件、在光伏组件四周设置的边框1、固定于边框1上的线缆匹配器3、以及与线缆匹配器3连接的接口转换器2。该结构主要是解决目前光伏电站中光伏组件存在的问题，以便降低组件接线盒成本，方便光伏组件现场安装、使用和维护，降低组件维护成本，延长组件运行寿命，提高电站发电效率，避免“更换接线盒时需要同时拆卸组件”的难题。其中的普通接线盒是光伏组件输出的连接部件，靠硅胶粘接在组件背板上；内部由几个二极管、连接端子、盒体、盒盖、连接线等部件组成。

在附图2～4中为接口转换器2的具体结构，光伏组件输出连接装置中接口转换器2包括接口转换器外壳2.3，接口转换器外壳2.3的一侧设有与线缆输出接口3.1连接的组件输出接口2.1，与组件输出接口2.1相对的另一侧设有汇流带输入孔2.5，组件输出接口2.1与汇流带输入孔2.5之间通过镀锡铜端子端子2.4连通，所述镀锡铜端子2.4通过灌胶工艺固定于接口转换器外壳2.3内部。接口转换器2中输出接口2.1以图3中的分割线为界，上半部分注塑或胶铸，汇流带输入孔的下半部分待汇流带连接后灌封。接口转换器外壳2.3内部只设有镀锡铜端子，结构简单，便于制作，可做的很小，降低了制作成本。

为了保证输出接口的连接稳固，方便安装，在组件输出接口2.1的外侧设有卡脚2.2，如附图3所示，卡脚2.2为三角形的弹性卡接装置，通过组件输出接口2.1的滑动，实现卡脚2.2压缩直至匹配位置后弹回，实现两者的卡脚2.2与线缆输出接口3.1的内壁卡接。

线缆匹配器3有两种形式：

一、过渡形式，如在附图5～7所示，其为线缆匹配器3的具体结构，线缆匹配器3包括匹配器外壳3.2、设于匹配器外壳3.2内部的电路板、与电路板连接的线缆输出接口3.1以及两条线缆3.7，两条线缆3.7分别设于匹配器外壳3.2的两侧，所述电缆3.7一端与电路板连接，线缆输出接口3.1与匹配器外壳3.2之间通过连接线3.5连通，连接线3.5为多股线缆或线排。另一端与储电装置连接，比如蓄电池或电网等。电缆有单股线缆、多股线缆或线排。

在附图6中可以看出，电路板包括四个镀锡铜板3.3和二极管3.4，四个镀锡铜板3.3固定封装于匹配器外壳2.3内部，并且镀锡铜板3.3之间留有间隙，二极管3.4的两个输出端焊接于镀锡铜板3.3，线缆匹配器3主体内部设有二极管3.4，特别的可应用二极管串联的集成电路，二极管或集成电路、线缆与镀锡金属板焊接或插接、铰接，优选焊接。由于该结构没有汇流带的预留和干扰，可采用胶铸、塑封工艺，一次成型，体积较小，成本较低。

二、直连形式：如附图8和9所示，其中与过渡形式相比，省去了连接线3.5，把匹配器外壳3.2与线缆输出接口3.1直接注塑为一体结构，这种结构连接更加稳固，不需要对线缆输出接口3.1进行固定即可实现连接。

附图4和7为组件输出接口2.1和线缆输出接口3.1的向视图，其中线缆输出接口3.1为公端子接头，其包括四个整齐排列的插入端，四个插入端与四个镀锡铜板3.3分别连通，组件输出接口2.1为母端子接头，其内部设有四个与镀锡铜端子2.4连通的插孔端，插孔端之间填充有绝缘体，插孔端与插入端位置匹配设置。本发明中的组件输出接口和线缆输出接口通过注塑工艺固定，结构牢固，提高了连接装置的牢固性。

本发明中匹配器外壳3.2的两端设有安装孔3.6，线缆匹配器3通过螺栓穿过安装孔3.6固定于边框1上。将线缆匹配器3固定在光伏组件的铝边框上面，保证主体外表面与铝边框表面接触良好；再通过线缆匹配器上组件输出接口，与接口转换器的输出端接口连接，并卡紧。通过两根单股线缆与其他组件相连接，组成组件方阵。对于线缆匹配器主体，若由于某种原因损坏，可直接更换线缆匹配器，避免了拆卸组件的问题，从而解决了组件运输、返厂维修、停止发电等后续一系列问题。

附图10为原有光伏组件接线盒的结构示意图，这种结构为方形边框结构，核心电池串一般为48片、60片、72片等数量电池组成。通过汇流带连接起来，经过层压将玻璃、EVA、用汇流带连接的电池串、EVA、背板密封为一体，再用硅胶或胶带封装在铝边框内；最后在组件背面的背板上安装一个带连接线的接线盒。光伏电站太阳电池一般为156mm×156mm大小，正面栅线为二条或三条主栅及数条细栅线组成。电流在7A左右，电压为0.5V左右。其中的连接盒靠硅胶粘接在组件背板上；内部由几个二极管、连接端子、盒体、盒盖、连接线等部件组成。盒体、盒盖为绝缘塑料，如PPO、PPE等。二极管插接或焊接在连接端子上。二极管最大工作电流为组件的短路电流，一般大于7A以上。

本发明与附图10的结构相比，接线装置方便安装和拆卸，更换快捷，不影响电站正常安全运行，降低了光伏组件的维护、维修成本。 

Claims (7)

1.一种光伏组件输出连接装置，其特征在于包括线缆匹配器（3）、以及与线缆匹配器（3）连接的接口转换器（2），所述的线缆匹配器（3）包括匹配器外壳（3.2）、设于匹配器外壳（3.2）内部的电路板、与电路板连接的线缆输出接口（3.1）以及两条线缆（3.7），两条线缆（3.7）分别设于匹配器外壳（3.2）的两侧，所述电缆（3.7）一端与电路板连接，另一端与外界储电装置连接；所述的接口转换器（2）包括接口转换器外壳（2.3），所述的接口转换器外壳（2.3）的一侧设有与线缆输出接口（3.1）连接的组件输出接口（2.1），与组件输出接口（2.1）相对的另一侧设有汇流带输入孔（2.5），组件输出接口（2.1）与汇流带输入孔（2.5）之间通过镀锡铜端子（2.4）连通，所述镀锡铜端子（2.4）通过灌胶工艺固定于接口转换器外壳（2.3）内部。

2.根据权利要求1所述的一种光伏组件输出连接装置，其特征在于所述的组件输出接口（2.1）的外侧设有卡脚（2.2），所述卡脚（2.2）与线缆输出接口（3.1）的内壁卡接。

3.根据权利要求2所述的一种光伏组件输出连接装置，其特征在于所述的电路板包括镀锡铜板（3.3）和二极管（3.4），所述的镀锡铜板（3.3）固定封装于匹配器外壳（3.2）内部，并且镀锡铜板（3.3）之间留有间隙，所述的二极管（3.4）的两个输出端焊接于镀锡铜板（3.3）。

4.根据权利要求3所述的一种光伏组件输出连接装置，其特征在于所述的线缆输出接口（3.1）为公端子接头，具有整齐排列的插入端，插入端与所述的镀锡铜板（3.3）分别连通，所述的组件输出接口（2.1）为母端子接头，其内部设有与镀锡铜端子（2.4）连通的插孔端，插孔端之间填充有绝缘体，插孔端与插入端位置匹配设置。

5.根据权利要求4所述的一种光伏组件输出连接装置，其特征在于所述的线缆输出接口（3.1）与匹配器外壳（3.2）之间通过连接线（3.5）连通，所述的连接线（3.5）为多股线缆或线排。

6.根据权利要求１所述的一种光伏组件输出连接装置，其特征在于所述的匹配器外壳（3.2）的两端设有安装孔（3.6），所述的线缆匹配器（3）通过螺栓穿过安装孔（3.6）固定于光伏组件的边框（1）上。

7.根据权利要求4所述的一种光伏组件输出连接装置，其特征在于所述的镀锡铜板（3.3）与镀锡铜端子（2.4）的数量为两个以上，镀锡铜板（3.3）与镀锡铜端子（2.4）的数量比所述的二极管（3.4）的数量少一个。