CN201830179U - 用于太阳能光伏发电系统的光伏阵列汇流箱 - Google Patents

用于太阳能光伏发电系统的光伏阵列汇流箱 Download PDF

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王婳
刘小宝
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Abstract

本实用新型公开了用于太阳能光伏发电系统的光伏阵列汇流箱，包括多个光伏组件串联的正负接线端、电流检测模块、防反二极管、熔断器、供电模块、直流断路器、防雷模块以及正负母排，正负母排经过直流断路器与防雷模块连接至外部设备，在电流检测模块上还连接有一无线通信模块，该无线通信模块将电流检测模块采集的反映电流大小的信号转换成无线信号并通过内置天线引出汇流箱壳体外部通过中继器最后以无线通信的方式传送至监控系统。与现有技术相比，本实用新型带有无线通信模块，该模块连接电流检测模块输出端，用于把电流检测模块输出电流转换为无线信号发出并送至外部监控系统，而不需要外接RS485通信线缆，减小了大型光伏电站布线的复杂程度。

Description

用于太阳能光伏发电系统的光伏阵列汇流箱
技术领域
本实用新型涉及一种光伏阵列汇流箱，尤其是指带有无线通信模块的可实现数据无线传输功能的光伏阵列汇流箱。
背景技术
随着传统的化石能源正日趋枯竭，加上人类对能源的需求日益增加，国家已出台多种鼓励政策提倡开发、利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展。
基于太阳能利用的光伏发电技术也得到了广泛的关注，对于大型光伏并网发电系统，为了减少光伏组件与逆变器之间的连线，方便维护，提供可靠性，需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置。光伏阵列汇流箱就是为了满足这一要求而设计的，用户可以根据逆变器的直流输入电压范围，把一定数量的光伏组件串联成一个光伏组件串列，再将若干个光伏组件串列接入光伏阵列汇流箱，通过断路器与防雷器后输出，方便后级逆变器的接入。
传统的带电流检测功能的光伏阵列汇流箱3，如图1所示，包括电流检测模块11、防反二极管12、熔断器13、直流断路器15、防雷模块16以及电源模块17。多个光伏组件串列的正负接线端23、24分别连接至汇流箱内部的正负母排21、22上。电源模块17通过外部直流或交流供电线路26向电流检测模块11供电。电流检测模块11将采集的反映电流大小的信号通过RS485通信线缆送出。把光伏电站按面积划分成多个区域，每个区域中心设置通讯服务器一台，用以收集对应区域中所有汇流箱电流采集模块输出的电流信号，最后每台通讯服务器的输出将通过光缆把信号进行光电转换后传送至总监控系统。
在大型光伏电站中，整个电站的占地面积很大，光伏阵列汇流箱的分布非常分散而且数量可达上百个。每个光伏阵列汇流箱电流采集模块输出端的通讯线缆和每个通讯服务器与总监控系统之间的光缆通常可达几十米，甚至上百米。为节约光伏电站建造成本，在考虑整体布线时，这些线缆在实际工程项目中都将被埋在一起，这毫无疑问会产生电磁干扰，所以采用有线方式监控汇流箱电流检测模块输出电流信号不但增加了光伏电站建造的复杂程度，而且降低了光伏发电系统的可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述光伏阵列汇流箱的不足，提供一种带有无线通讯模块的自供电式光伏阵列汇流箱，省去其电流采集模块输出端传送电流信号的外部RS485通信线路。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
一种用于太阳能光伏发电系统的光伏阵列汇流箱，包括多个光伏组件串联的正负接线端、电流检测模块、防反二极管、熔断器、供电模块、直流断路器、防雷模块以及正负母排，所述的每个光伏组件串列的一个接线端连接至所述的熔断器的一端，熔断器的另一端连接至防反二极管的输入极，防反二极管的输出极通过电流检测模块连接至对应的正或负母排上，供电模块为直流-直流变换器，其两个输入端分别连接至汇流箱正负母排输出端连接至电流检测模块，该模块自正负母排取得电能，并调节电压等级供给电流检测模块，所述的每个光伏组件串列的另一个接线端均连接至对应的另一负或正母排上，所述的正负母排经过直流断路器与防雷模块连接至外部设备，其特征在于：在所述的电流检测模块上还连接有一无线通信模块，该无线通信模块将电流检测模块采集的反映电流大小的信号转换成无线信号并通过内置天线引出汇流箱壳体外部通过中继器最后以无线通信的方式传送至监控系统。
本实用新型电流检测模块将采集的反映电流大小的信号传送至无线通信模块并转换为无线信号后经由无线通信模块内置天线发送至光伏电站各个区域中心设置的中继器接收端，各中继器再利用无线通信方式向总监控系统发送汇流箱电流输出信号，形成点对多点的无线通信网络拓扑结构。由于无线通信网络有多种解决方案，无线信号传输距离约在100米至3000米之间，信号传输速率至少在20kbps，由于无线通信技术更新很快，其信号传输速率也成倍增长，而以上提及的光伏电站无线通信网络在数据传输速率上不作严苛要求，对于汇流箱输出电流信号，已采用的有线信号传输方式速率为9.6kbps，因此光伏电站中的无线通信网络不仅能实现电流信号传输而且大大提高了信号传输速率。
与现有技术相比，本实用新型所描述的带有无线通信模块的自供电式光伏阵列汇流箱包括熔断器、防反二极管、电流检测模块、无线通信模块、供电模块、直流断路器以及防雷模块，其中无线通信模块的输入端连接电流检测模块的输出端，并内置天线用以将无线信号从汇流箱壳体内引出发送至中继器的接收端。本实用新型的有益效果在于降低了光伏电站通信电缆的成本，并提高了汇流箱电流信号的传输速率。
附图说明
图1为传统的自供电式光伏阵列汇流箱的原理方框图。
图2为本实用新型所述的带有无线通信模块的自供电式光伏阵列汇流箱原理方框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细的描述。
图2为本实用新型所述的带有无线通信模块的自供电式光伏阵列汇流箱的原理方框图。如图所示，带有无线通信模块的自供电式光伏阵列汇流箱1包括电流检测模块11、防反二极管12、熔断器13、供电模块14、直流断路器15以及防雷模块16、无线通信模块17。多个光伏组件串联的正负接线端23、24分别进入汇流箱内部。每一正（负）接线端23连接至一熔断器13的一端，熔断器13的另一端连接至防反二极管12的正（负）极，防反二极管的负（正）极通过电流检测模块11连接至正（负）母排21上。每一负（正）接线端24均连接至负（正）母排22。正负母排21、22经过直流断路器（15）与防雷模块16连接至外部设备。供电模块14的两个输入端分别连接至汇流箱正负母排21、22，输出端连接至电流检测模块11。供电模块14自正负母排21、22取得电能，并调节为合适的电压等级供给电流检测模块11。电流检测模块11将采集的反映电流大小的信号通过无线通信模块发送至汇流箱外部相应区域的中继器，再经过无线通信网络发送至总监控系统对每个汇流箱内每一光伏阵列组串的输出电流进行监控。
本实用新型所述的熔断器13为光伏专用熔断器，用于保护每一光伏组件串联，避免因过流带来的损坏。
本实用新型所述的防反二极管12为光伏专用防反二极管，防止电压较高的光伏组件串列向电压较低的光伏组件串列流入电流。
本实用新型所述的直流断路器15用于切断光伏组件阵列与后级光伏发电系统的连接，便于光伏组件的维修更换。
本实用新型所述的防雷模块16用于保护汇流箱内部各元器件，避免遭受雷击而损坏。
本实用新型所述的无线通信模块17用于把汇流箱电流检测模块输出的多个光伏组件串列电流转换成无线信号从汇流箱壳体内引出发送至光伏电站各区域的中继器接收端，经过中继器利用无线通信方式向总监控系统传送电流信号。

Claims (1)

1.一种用于太阳能光伏发电系统的光伏阵列汇流箱，包括多个光伏组件串联的正负接线端（23、24）、电流检测模块（11）、防反二极管（12）、熔断器（13）、供电模块（14）、直流断路器（15）、防雷模块（16）以及正负母排（21、22），所述的每个光伏组件串列的一个接线端连接至所述的熔断器（13）的一端，熔断器（13）的另一端连接至防反二极管（12）的输入极，防反二极管的输出极通过电流检测模块（11）连接至对应的正或负母排上，供电模块（14）为直流-直流变换器，其两个输入端分别连接至汇流箱正负母排（21、22），输出端连接至电流检测模块（11），该模块自正负母排（21、22）取得电能，并调节电压等级供给电流检测模块（11），所述的每个光伏组件串列的另一个接线端均连接至对应的另一负或正母排上，所述的正负母排（21、22）经过直流断路器（15）与防雷模块（16）连接至外部设备，其特征在于：在所述的电流检测模块（11）上还连接有一无线通信模块（17），该无线通信模块（17）将电流检测模块（11）采集的反映电流大小的信号转换成无线信号并通过内置天线引出汇流箱壳体外部通过中继器最后以无线通信的方式传送至监控系统。
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