CN110729964A - 一种光伏系统及其光伏组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件，包括：N个依次串联的接线盒，第1接线盒的输入端作为光伏组件的负极，第N接线盒的输出端作为光伏组件的正极，N至少为2；N个电池子串；第k电池子串的正极与第k接线盒的输出端连接，第k电池子串的负极与第k接线盒的输入端连接，1≤k≤N；第一采样端与第1电池子串的负极连接，第二采样端与第N电池子串的正极连接，用于检测光伏组件的输出电压的电压采样电路；与电压采样电路连接的控制模块；与控制模块连接的通信模块。应用本发明提供的光伏组件，降低了光伏组件的成本，提高了其可靠性，降低了数据处理的负担，本发明还提供了一种光伏系统，具有相应效果。

Description

一种光伏系统及其光伏组件

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种光伏系统及其光伏组件。

背景技术

由于太阳能的可再生性以及清洁性，光伏并网发电技术得到了快速的发展以及越来越广泛的应用。通常的光伏系统由多个光伏组件串联而成，接入逆变器之后将直流电转换为交流电进而并网。

传统的光伏组件结构可参见图1，图1中示出了一个光伏组件，该光伏组件包括了1个接线盒，内置的3个旁路二极管以及3个电池子串，每个电池子串中包括若干个电池片。随着光伏组件的结构的发展，考虑到电池板的宽度较大，接线盒出口处的电缆受力较大等因素，分体式接线盒开始出现。可参见图2，图2中的光伏组件包括了3个接线盒，每个接线盒中设置一个旁路二极管。近年来，带有多功能的智能光伏组件开始出现，光伏组件的输出电压的监控便是其重要的功能之一，可参见图3，图3中的智能光伏组件包括了3个接线盒，每个接线盒中的内部结构相同，各包含一个电路板，电路板的结构示意图可参见图4，至少包括了1个电压采样电路，1个控制模块以及1个通信模块，因此，当需要对光伏组件的输出电压进行监控时，该例子中的智能光伏组件也就至少需要3个电压采样电路，3个控制模块以及3个通信模块。光伏组件中包括的接线盒的数量越多，所需的元器件的数量也就更多，使得成本提高，可靠性降低，并且需要处理的数据量增加了，也就增加了数据处理的负担。

综上所述，如何在进行光伏组件的输出电压监控时，降低光伏组件的成本，提高其可靠性，降低数据处理的负担，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏系统及其光伏组件，以降低光伏组件的成本，提高其可靠性，降低数据处理的负担。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种光伏组件，包括：

N个接线盒；

其中，第i接线盒的输出端与第i+1接线盒的输入端连接，第1接线盒的输入端作为所述光伏组件的负极，第N接线盒的输出端作为所述光伏组件的正极，1≤i≤N-1，N至少为2；

N个用于将接收的太阳能转化为电能的电池子串；

其中，第k电池子串的正极与第k接线盒的输出端连接，所述第k电池子串的负极与所述第k接线盒的输入端连接，1≤k≤N；

第一采样端与第1电池子串的负极连接，第二采样端与第N电池子串的正极连接，用于检测光伏组件的输出电压的电压采样电路；

与所述电压采样电路连接，用于通过通信模块输出所述电压采样电路的采样结果的控制模块；

与所述控制模块连接的所述通信模块。

优选的，所述电压采样电路，所述控制模块以及所述通信模块均设置在目标接线盒中，所述目标接线盒为N个所述接线盒中的任意一个接线盒。

优选的，还包括：

第一采样端与所述目标接线盒的输入端连接，第二采样端与所述目标接线盒相对应的电池子串的负极连接，输出端与所述控制模块连接，用于将检测出的电路电流输出至所述控制模块的电流采样电路。

优选的，还包括：

第一端与所述目标接线盒的输出端连接，第二端与所述目标接线盒相对应的电池子串的正极连接，控制端与所述控制模块连接，用于根据所述控制模块的控制信息，开启或者关断第一端以及第二端之间的电连接的开关模块。

优选的，所述开关模块为第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述控制模块连接，源极与所述目标接线盒的输出端连接，漏极与所述目标接线盒相对应的电池子串的正极连接。

优选的，所述第i接线盒的输出端通过电缆或者焊带与所述第i+1接线盒的输入端连接。

优选的，还包括：

N个旁路保护电路；

其中，第k旁路保护电路的输入端与所述第k接线盒的输入端连接，所述第k旁路保护电路的输出端与所述第k接线盒的输出端连接，1≤k≤N。

优选的，N个所述旁路保护电路均为旁路二极管，其中，针对任意一个旁路二极管，该旁路二极管的正极作为相对应的旁路保护电路的输入端，负极作为相对应的旁路保护电路的输出端。

优选的，N个所述旁路保护电路均为旁路MOS管。

一种光伏系统，包括上述一项所述的光伏组件。

应用本发明实施例所提供的技术方案，包括：N个接线盒；其中，第i接线盒的输出端与第i+1接线盒的输入端连接，第1接线盒的输入端作为光伏组件的负极，第N接线盒的输出端作为光伏组件的正极，1≤i≤N-1，N至少为2；N个用于将接收的太阳能转化为电能的电池子串；其中，第k电池子串的正极与第k接线盒的输出端连接，第k电池子串的负极与第k接线盒的输入端连接，1≤k≤N；第一采样端与第1电池子串的负极连接，第二采样端与第N电池子串的正极连接，用于检测光伏组件的输出电压的电压采样电路；与电压采样电路连接，用于通过通信模块输出电压采样电路的采样结果的控制模块；与控制模块连接的通信模块。

本申请的方案中，由于电压采样电路的第一采样端与第1电池子串的负极连接，第二采样端与第N电池子串的正极连接，并且由于第1电池子串的负极与第1接线盒的输入端连接，第1接线盒的输入端为光伏组件的负极，第N电池子串的正极与第N线盒的输出端连接，第N接线盒的输出端为光伏组件的正极，因此本申请的电压采样电路可以检测出光伏组件的输出电压，进而可以通过控制模块以及通信模块进行检测结果的输出。本申请中，当接线盒为N个时，完成光伏组件的输出电压监控，只需1个电压采样电路，1个控制模块以及1个通信模块，现有技术中，检测由N个接线盒构成的光伏组件的输出电压时，需要N个电压采样电路，N个控制模块以及N个通信模块，因此本申请的方案减少了N-1个电压采样电路，N-1个控制模块以及N-1个通信模块的器件消耗，因此，本申请的方案降低了光伏组件的成本，提高了其可靠性，降低了数据处理的负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。

图1为现有技术中的一体式接线盒的光伏组件的结构示意图；

图2为现有技术中的分体式接线盒的光伏组件的结构示意图；

图3为现有技术中一种智能接线盒的光伏组件的结构示意图；

图4为现有技术中一种智能接线盒的内部电路结构示意图；

图5为本发明中光伏组件的一种结构示意图；

图6为本发明一种具体实施方式中目标接线盒的结构示意图；

图7为本发明中光伏组件的另一种结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种光伏组件，降低了光伏组件的成本，提高了其可靠性，降低了数据处理的负担。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图5，图5为本发明中一种光伏组件的结构示意图，包括：

N个接线盒10；

其中，第i接线盒10的输出端与第i+1接线盒10的输入端连接，第1接线盒10的输入端作为光伏组件的负极，第N接线盒10的输出端作为光伏组件的正极，1≤i≤N-1，N至少为2。

本申请提供的光伏组件采用分体式接线盒的设计，该分体式接线盒的设计中具体包含的接线盒10的个数可以根据实际需要进行设定和调整，即N的具体取值可以根据实际情况进行选取，并不影响本发明的实施。可以将N个接线盒10中，输入端作为光伏组件的负极的接线盒10称为第一接线盒10，各个接线盒10可以通过电缆依次进行串联，也即第i接线盒10的输出端与第i+1接线盒10的输入端连接，1≤i≤N-1，第N接线盒10的输出端也就是该光伏组件的正极。

在图5的实施方式中，该光伏组件包括3个接线盒10，即N的取值为3，分别称为第1接线盒10，第2接线盒10以及第3接线盒10。第1接线盒10的输入端在图5中表示为OUT-1，作为该光伏组件的负极，第1接线盒10的输出端OUT+1与第2接线盒10的输入端OUT-2连接，第2接线盒10的输出端OUT+2与第3接线盒10的输入端OUT-3连接，第3接线盒10的输出端在图5中表示为OUT+3，作为该光伏组件的正极。

在具体实施时，第i接线盒10的输出端可以通过电缆或者焊带与第i+1接线盒10的输入端连接，焊带即为各个接线盒10内部的焊带，相较于电缆线的连接方式，通过接线盒10的焊带进行连接可以降低成本。

N个用于将接收的太阳能转化为电能的电池子串20；

其中，第k电池子串20的正极与第k接线盒10的输出端连接，第k电池子串20的负极与第k接线盒10的输入端连接，1≤k≤N。

电池子串20可以由一个或多个电池片串联而成，具体的电池片的数量以及种类等参数均可根据实际情况进行设定和调整。电池子串20用于将接收的太阳能转换为电能，正极与相对应的接线盒10的输出端连接，负极与相对应的接线盒10的输入端连接，此处描述的与电池子串20相对应的接线盒10，即与该电池子串20相连接的接线盒10。每个接线盒10有一个对应的电池子串20与其连接，具体的连接方式可以是通过接线盒10背板中穿出的焊带来完成电池子串20与对应的接线盒10之间的连接，例如图5中，通过6根焊带完成3个电池子串20与3个接线盒10之间的连接。

第一采样端与第1电池子串20的负极连接，第二采样端与第N电池子串20的正极连接，用于检测光伏组件的输出电压的电压采样电路30。

由于第1电池子串20的负极与第1接线盒10的输入端连接，第1接线盒10的输入端为光伏组件的负极，第N电池子串20的正极与第N线盒的输出端连接，第N接线盒10的输出端为光伏组件的正极，因此，电压采样电路30的检测出的结果即为光伏组件的输出电压。

需要说明的是，在图5中，电压采样电路30设置在第1接线盒10中，在具体实施时，并不限定电压采样电路30的设置位置，即电压采样电路30可以设置在任意一个接线盒10中。电压采样电路30的第一端可以通过电缆或者焊带的方式与第1电池子串20的负极连接，相应的，第二端也可以通过电缆或者焊带的方式与第N电池子串20的正极连接。电压采样电路30的具体构成也可以根据实际需要进行设定和调整，例如调整电压采样电路30中的相关电阻的阻值以及电压采样电路30的内部连接关系等，并不影响本发明的实施。

与电压采样电路30连接，用于通过通信模块50输出电压采样电路30的采样结果的控制模块40；

与控制模块40连接的通信模块50。

控制模块40可以接收电压采样电路30的采样结果，并通过通信模块50进行发送，以使得用户可以获知光伏组件的输出电压。当然，在具体实施时，控制模块40还可以具有其他一个或者多个功能模块，用户也可以通过通信模块50接收控制模块40的其他类型的信息，相应的，用户还可以向通信模块50发送相应的指令，使得控制模块40接收相应的指令之后执行对应的操作，例如旁路保护，组件关断，功率优化等。

考虑到控制模块40需要获取电压采样电路30的采样结果，并通过通信模块50进行数据的传输，因此，在具体实施时，通常可以将电压采样电路30，控制模块40以及通信模块50均设置在一个接线盒10中，便于描述将该接线盒10称为目标接线盒10，目标接线盒10可以是N个接线盒10中的任意一个接线盒10。在图5中，选取第1接线盒10作为目标接线盒10，即将电压采样电路30，控制模块40以及通信模块50均设置在第1接线盒10中。

应用本发明实施例所提供的光伏组件，包括：N个接线盒；其中，第i接线盒的输出端与第i+1接线盒的输入端连接，第1接线盒的输入端作为光伏组件的负极，第N接线盒的输出端作为光伏组件的正极，1≤i≤N-1，N至少为2；N个用于将接收的太阳能转化为电能的电池子串；其中，第k电池子串的正极与第k接线盒的输出端连接，第k电池子串的负极与第k接线盒的输入端连接，1≤k≤N；第一采样端与第1电池子串的负极连接，第二采样端与第N电池子串的正极连接，用于检测光伏组件的输出电压的电压采样电路；与电压采样电路连接，用于通过通信模块输出电压采样电路的采样结果的控制模块；与控制模块连接的通信模块。

本申请的方案中，由于电压采样电路的第一采样端与第1电池子串的负极连接，第二采样端与第N电池子串的正极连接，并且由于第1电池子串的负极与第1接线盒的输入端连接，第1接线盒的输入端为光伏组件的负极，第N电池子串的正极与第N线盒的输出端连接，第N接线盒的输出端为光伏组件的正极，因此本申请的电压采样电路可以检测出光伏组件的输出电压，进而可以通过控制模块以及通信模块进行检测结果的输出。本申请中，当接线盒为N个时，完成光伏组件的输出电压监控，只需1个电压采样电路，1个控制模块以及1个通信模块，现有技术中，检测由N个接线盒构成的光伏组件的输出电压时，需要N个电压采样电路，N个控制模块以及N个通信模块，因此本申请的方案减少了N-1个电压采样电路，N-1个控制模块以及N-1个通信模块的器件消耗，因此，本申请的方案降低了光伏组件的成本，提高了其可靠性，降低了数据处理的负担。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

第一采样端与目标接线盒10的输入端连接，第二采样端与目标接线盒10相对应的电池子串20的负极连接，输出端与控制模块40连接，用于将检测出的电路电流输出至控制模块40的电流采样电路60。

可参见图6，图6中，将第1接线盒作为目标接线盒。需要指出的是，在该种实施方式中，电流采样电路60分别连接了目标接线盒10的输入端以及与目标接线盒10相对应的电池子串20的负极，用于检测光伏组件的电流。考虑到光伏组件中的各个接线盒10依次串联，各个电池子串20中包含了一个或多个串联的电池片，因此在具体实施时，电流采样电路60的可以有多种位置设置，例如设置在目标接线盒10中，将电路采样电路的第一端与目标接线盒10的输出端连接，第二端与目标接线盒10相对应的电池子串20的正极连接，又如还可以设置在目标接线盒10之外的其他任一个接线盒10中的相应位置，并不影响本发明的实施。

在一种具体实施方式中，还可以在各个接线盒10中均设置电流采样电路60。考虑到光伏发电时存在的热斑效应，通常会为每一个电池子串20设置相应的旁路二极管以对电池片进行保护，因此，如果仅在目标接线盒10中设置电流采样电路60时，由于该电流采样电路60的第一采样端与目标接线盒10的输入端连接，第二采样端与目标接线盒10相对应的电池子串20的负极连接，当目标接线盒10对应的电池子串20发生热斑效应，并且被对应的旁路二极管短路时，电流采样电路60就无法获得光伏组件的电流，因此，可以在各个接线盒10中均设置电流采样电路60。

此外，在另一种具体实施方式中，发明人考虑到目标接线盒10对应的电池子串20通常不会长时间无法正常发电，因此在该种实施方式中，可以仅在目标接线盒10中设置电流采样电路60，只要目标接线盒10对应的电池子串20不被短路，即可通过该电流采样电路60获得光伏组件的电流。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

第一端与目标接线盒10的输出端连接，第二端与目标接线盒10相对应的电池子串20的正极连接，控制端与控制模块40连接，用于根据控制模块40的控制信息，开启或者关断第一端以及第二端之间的电连接的开关模块70。

开关模块70可以根据控制端的控制信息控制第一端以及第二端之间的通断，该控制信息具体可以为控制模块40输出的电信号。由于开关模块70的第一端与目标接线盒10的输出端连接，第二端与目标接线盒10相对应的电池子串20的正极连接，因此，当开关模块70关断其第一端与第二端之间的电连接时，也就关断了与目标接线盒10对应的电池子串20的供电。当然，在设置开关模块70的实施方式中，通常会设置有旁路保护电路80，使得当目标接线盒10中的开关模块70关断其第一端与第二端之间的电连接时，光伏组件中的其余电池子串20依旧能完成正常工作。

并且需要说明的是，在本申请的一种具体实施方式中，可以在各个接线盒10中均设置一个开关模块70，以通过各个开关模块70完成对相应的电池子串20的关断控制。

开关模块70的具体元件的选择也可以根据实际情况进行设定和选取，考虑到MOS管的低功率消耗，在具体实施时通常可以使用MOS管作为开关模块70，例如图6的实施方式中，选用的即为N沟道增强型MOS管，便于描述不妨称为第一MOS管，该MOS管的的栅极与控制模块40连接，源极与目标接线盒10的输出端连接，漏极与目标接线盒10相对应的电池子串20的正极连接。当然，选用其他类型的MOS管时，相应管脚的连接方式可以相适应地调整。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

N个旁路保护电路80；

其中，第k旁路保护电路80的输入端与第k接线盒10的输入端连接，第k旁路保护电路80的输出端与第k接线盒10的输出端连接，1≤k≤N。

旁路保护电路80可以为传统的选用二极管的方案，具体的，N个旁路保护电路80可以均为旁路二极管，其中，针对任意一个旁路二极管，该旁路二极管的正极作为相对应的旁路保护电路80的输入端，负极作为相对应的旁路保护电路80的输出端。

在一种具体实施方式中，可参见图7，N个旁路保护电路80可以均为旁路MOS管。考虑MOS管相较于二极管有着更低的功耗消耗，并且，当选用MOS管作为旁路保护电路80时，可以将MOS的控制端，即MOS管的栅极与控制模块40连接，以通过控制模块40控制旁路保护电路80的开启以及关闭。

相应于上面的光伏组件的实施例，本发明实施例还提供了一种光伏系统，该光伏系统可以包括上述任一实施例中的光伏组件，与上文描述的光伏组件可相互对应参照，此处不重复说明。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光伏组件，其特征在于，包括：

N个接线盒；

其中，第i接线盒的输出端与第i+1接线盒的输入端连接，第1接线盒的输入端作为所述光伏组件的负极，第N接线盒的输出端作为所述光伏组件的正极，1≤i≤N-1，N至少为2；

N个用于将接收的太阳能转化为电能的电池子串；

其中，第k电池子串的正极与第k接线盒的输出端连接，所述第k电池子串的负极与所述第k接线盒的输入端连接，1≤k≤N；

第一采样端与第1电池子串的负极连接，第二采样端与第N电池子串的正极连接，用于检测光伏组件的输出电压的电压采样电路；

与所述电压采样电路连接，用于通过通信模块输出所述电压采样电路的采样结果的控制模块；

与所述控制模块连接的所述通信模块。

2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述电压采样电路，所述控制模块以及所述通信模块均设置在目标接线盒中，所述目标接线盒为N个所述接线盒中的任意一个接线盒。

3.根据权利要求2所述的光伏组件，其特征在于，还包括：

第一采样端与所述目标接线盒的输入端连接，第二采样端与所述目标接线盒相对应的电池子串的负极连接，输出端与所述控制模块连接，用于将检测出的电路电流输出至所述控制模块的电流采样电路。

4.根据权利要求2所述的光伏组件，其特征在于，还包括：

第一端与所述目标接线盒的输出端连接，第二端与所述目标接线盒相对应的电池子串的正极连接，控制端与所述控制模块连接，用于根据所述控制模块的控制信息，开启或者关断第一端以及第二端之间的电连接的开关模块。

5.根据权利要求4所述的光伏组件，其特征在于，所述开关模块为第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述控制模块连接，源极与所述目标接线盒的输出端连接，漏极与所述目标接线盒相对应的电池子串的正极连接。

6.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述第i接线盒的输出端通过电缆或者焊带与所述第i+1接线盒的输入端连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的光伏组件，其特征在于，还包括：

N个旁路保护电路；

其中，第k旁路保护电路的输入端与所述第k接线盒的输入端连接，所述第k旁路保护电路的输出端与所述第k接线盒的输出端连接，1≤k≤N。

8.根据权利要求7所述的光伏组件，其特征在于，N个所述旁路保护电路均为旁路二极管，其中，针对任意一个旁路二极管，该旁路二极管的正极作为相对应的旁路保护电路的输入端，负极作为相对应的旁路保护电路的输出端。

9.根据权利要求7所述的光伏组件，其特征在于，N个所述旁路保护电路均为旁路MOS管。

10.一种光伏系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的光伏组件。

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