CN203482156U - 一种光伏接线盒及应用该种接线盒的光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及太阳能发电技术，特别涉及一种光伏接线盒及应用该种接线盒的光伏发电系统。本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：一种光伏接线盒，包括盒体、盒盖、由旁路器件单元构成的旁路器件；旁路器件单元包括旁路二极管芯片、散热片、设于散热片的热沉、设于旁路二极管芯片与散热片之间且实现旁路二极管与散热片电气绝缘的高导热陶瓷基片、电连接于旁路二极管芯片两电极的引线；盒体的两端及其中一侧都设有开口一；位于旁路器件两端的旁路器件单元的热沉插于盒体两端的开口一中；位于旁路器件两端之间的旁路器件单元的热沉插于盒体侧边的开口一中。本实用新型具有良好的散热效果，且结构简单成本较低。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能发电技术，特别涉及一种光伏接线盒及应用该种接线盒的光伏发电系统。
背景技术
进入21世纪以来，以太阳能为代表的光伏新能源产业取得了突飞猛进的发展；为了提高当前太阳能发电系统的可靠性，克服太阳能电池组件不可回避的“热班”效应，工业界采用的方式是为之提供旁路保护，如每12-24片串联连接的电池片提供一个旁路通路。
造成旁路二极管近年来高失效率的主要原因，是由于对太阳能光伏发电各种运行工况下，其旁路二极管器件芯片设计不论是PN结整流二极管还是Schottky整流二极管、器件封装设计，以及太阳能接线盒结构热、电设计不合理导致的，因此所谓太阳能组件寿命25-30年的承诺形同虚设。
授权公开号为CN202076287U的实用新型专利公开的一种光伏接线盒，采用在旁路二极管下侧外表面设置导热块，导热块两侧与接线装置的金属连接件两侧表面贴合的方式，使二极管产生的热量通过金属连接件传递给通往盒子外的线缆，从而改善盒子的整体散热效果；但是二极管的封装一般采用封装树脂封装，导热性比较差，即封装于树脂内的二极管芯片的发热，需要通过导热性能不理想的封装树脂，才能传递给导热块；并不能达到有效的散热；通过导电的线缆传热也不是一种好的解决方式，发热如果熔化了线缆的外绝缘层则带来安全隐患，且公开的接线盒内部结构复杂，成本高。
授权公开号为CN201075856Y的实用新型专利公开的一种金属接线盒，在金属接线盒外壳内部嵌入了一个环形的塑料内壳；旁路二极管“外层套设有橡胶护套”，且“设置在铝合金外壳内壁”；该技术并不能达成良好的散热效果，因传热路径为：封装于树脂内的二极管芯片的发热，需要通过导热性能不理想的封装树脂首先传给“橡胶护套”，然后才能传给铝合金外壳内壁；该技术采用“橡胶护套”的主要目的是电绝缘，但是橡胶护套的传热系数一般较低，传热性不好；如果橡胶护套在“25-30年”使用过程中老化失效，则二极管将可能直接与铝合金金属外壳接触使所述外壳带电，则有安全性隐患；且公开的接线盒内部结构复杂，成本高。
授权公开号为CN202004017U实用新型专利公开的一种接线盒内部带散热块的接线盒；但是由于散热块位于接线盒内部，而接线盒内部密闭，接线盒壳体塑料热传导性能不好因此，旁路二极管的发热还是主要分布在接线盒内部。
授权公开号为CN202549875U以及CN202585462U的实用新型专利公开的接线盒，采用了带散热翅片的环形散热器，旁路二极管电路模块被嵌入该环形散热器内，以达到将旁路二极管发热带出接线盒外以改善散热的目的；但该技术存在如下问题：（1） 旁路二极管封装于封装树脂内，即二极管芯片发热，即使是通过高导热的封装树脂(热导率在2.0 W/m-c左右)，才能传递给环形散热器，热传导改善依然有限；（2） 旁路二极管电路模块采用了一个整体的环形散热片，反而加强了不同旁路二极管之间的热耦合，如模块内其中一颗二极管处于旁路工作状态，电流很大，发热进而温度很高，此时模块内其余二极管处于待机工作状态，反向偏置截止仅有反向漏电流；由于旁路工作的二极管发热温度很高，通过导热良好的环形散热器会迅速热传导给其余处于反向偏置的二极管，容易使其进入反向热击穿，造成永久性损坏；同时，该技术结构复杂，成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种光伏接线盒，它具有良好的散热效果，且结构简单成本较低。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种光伏接线盒，包括盒体、盒盖、设于所述盒体且由旁路器件单元构成的旁路器件；所述旁路器件单元包括旁路二极管芯片、散热片、设于所述散热片的热沉、设于所述旁路二极管芯片与所述散热片之间且实现所述旁路二极管与所述散热片电气绝缘的高导热陶瓷基片、电连接于所述旁路二极管芯片两电极的引线；相邻旁路器件单元之间的引线电连接从而形成连接框架；所述盒体的两端及其中一侧都设有开口一；位于所述旁路器件两端的旁路器件单元的热沉插于所述盒体两端的所述开口一中；位于所述旁路器件两端之间的旁路器件单元的热沉插于所述盒体侧边的所述开口一中。
为满足光伏接线盒的特殊应用下要求，即按EN50548:2011标准，需要进行加强脉冲绝缘测试，并达到16kV1.2/50μs，因此，本实用新型采用电气绝缘性能较高的高导热陶瓷基片，从而实现导热与导电的分离；高导热陶瓷基片一般采用Al2O3或者AlN陶瓷基片；Al2O3陶瓷基片在纯度为96%-99.5%的情况下，其导热系数为21-32W/m-c；AlN陶瓷基片的导热系数为130-220W/m-c；因此，分别是高导热封装树脂的10-15倍和60-100倍，因此，Al2O3或者AlN陶瓷基片具有更优良的导热效率；同时，散热片也具有极高的导热系数，一般采用纯铜制散热片，其导热系数为386W/m-c；因此，本实用新型采用具有高导热性能的材料，在本实用新型独特的结构下，尽可能地将塑封体内旁路二极管芯片的发热量传导至盒体外，从而有效改善了现有技术中光伏接线盒的散热效果，本实用新型的主要热传导路径为旁路二极管芯片-陶瓷基片-散热片-热沉-盒体外。
作为本实用新型的优选，所述散热片与热沉之间通过螺钉固定连接；且所述螺钉自盒体外依次拧入盒体表壁、散热片、热沉；本实用新型的旁路器件单元优选为三个，从而使得相邻旁路器件单元之间的间距较大，避免相邻旁路器件单元之间的热耦合。
作为本实用新型的优选，所述散热片与热沉之间通过螺钉固定连接；所述开口一内壁与相应散热片之间形成容纳相应所述热沉的空腔。
作为本实用新型的优选，所述旁路器件塑封于所述盒体内。
作为本实用新型的优选，所述旁路二极管芯片及高导热陶瓷基片外设有塑封体。
作为本实用新型的优选，位于所述连接框架两端的引线及相邻旁路器件单元的引线电连接处都电连接有汇流带连接端子；所有所述汇流带连接端子都位于所述连接框架的同一侧；所述盒体内腔中具有开有的插口的横档；所述汇流带连接端子自所述横档一侧插入所述插口并位于所述横档的另一侧。
作为本实用新型的优选，所述盒体表壁在所述汇流带连接端子垂直方向投影处设有开口二；所述盒盖连接于所述开口二。
作为本实用新型的优选，位于所述连接框架两端的引线上还电连接有相对于所述汇流带连接端子在所述连接框架上的位置位于所述连接框架另一侧的电缆连接端子；所述盒体内设有用于安设所述电缆连接端子的外接腔，所述外接腔具有位于所述盒体开有开口一的侧边的电缆进口；所述电缆进口上还卡接有用于紧固电缆的卡扣。
本发明的另一目的还在于提供一种光伏发电系统，包括如上述权利要求所述的一种光伏接线盒。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型结构简单，易于实施；并具有良好的散热性能，从而有效提高旁路二极管的使用寿命，提高了光伏接线盒、以及光伏发电系统的可靠性。
附图说明
图1是实施例1轴视图；
图2是实施例1中盒体与热沉分散结构示意图；
图3是实施例1另一个轴视图；
图4是实施例1中的旁路器件结构示意图；
图5是实施例2轴视图。
图中，1、盒体，11、开口一，12、横档，13、开口二，14、外接腔，141、电缆进口，1411、卡扣，2、盒盖，3、旁路器件，312、旁路二极管芯片，313、散热片，314、高导热陶瓷基片，315、引线，316、连接框架，317、热沉，3171、螺钉，318、连接跳线，32、汇流带连接端子，33、电缆连接端子。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：一种光伏接线盒，如图1-4所示，包括盒体1、盒盖2、设于盒体1且由三个旁路器件单元构成的旁路器件3。
旁路器件单元包括塑封体，塑封体中设有旁路二极管芯片312，旁路二极管芯片312的两极电连接有引线315，其中一个电极的引线315通过连接跳线318
连接于旁路二极管芯片312的该电极；两个引线315都固定连接于一个高导热陶瓷基片314的一端面，高导热陶瓷基片314一般优选为采用Al2O3或者AlN陶瓷基片；在高导热陶瓷基片314的另一端面固定连接有散热片313，散热片313一般采用纯铜制成；散热片313上还通过螺钉3171固定连接有热沉317；高导热陶瓷基片314实现了旁路二极管312与散热片313之间的电气绝缘；塑封体在图中未示出。
相邻旁路器件单元之间的引线315电连接从而形成连接框架316；盒体1的两端及其中一侧都设有开口一11；位于旁路器件3两端的旁路器件单元的热沉317插于盒体1两端的开口一11中；位于旁路器件31两端之间的旁路器件单元的热沉317插于盒体1侧边的开口一11中；且螺钉3171自盒体1外依次拧入盒体1表壁、散热片313、热沉317。
位于连接框架316两端的引线315及相邻旁路器件单元的引线315电连接处都电连接有汇流带连接端子32；所有汇流带连接端子32都位于连接框架316的同一侧；盒体1内腔中具有开有的插口的横档12；汇流带连接端子32自横档12一侧插入插口并位于横档12的另一侧；插口在图中未示出。
盒体1表壁在汇流带连接端子32垂直方向投影处设有开口二13；盒盖2卡扣连接于开口二13。
位于连接框架316两端的引线315上还电连接有相对于汇流带连接端子32在连接框架316上的位置位于连接框架316另一侧的电缆连接端子33；盒体1内设有用于安设电缆连接端子33的外接腔14，外接腔14具有位于盒体1开有开口一11的侧边的电缆进口141；电缆进口141上还卡接有用于紧固电缆的卡扣1411。
实施例2：与实施例1的不同之处在于，如图5所示，开口一11内壁与相应散热片313之间形成容纳相应热沉317的空腔；螺钉3171自散热片313直接拧入热沉317。
实施例3：与实施例1或2的不同之处在于，在旁路二极管芯片312、高导热陶瓷基片314、散热片313、连接跳线318、引线315，组装焊接成一个整体完成后，被整体塑封在形成盒体1内，一次性塑封成型为盒体1。
实施例4：一种光伏发电系统，包括实施例1。
实施例5：一种光伏发电系统，包括实施例2。
实施例6：一种光伏发电系统，包括实施例3。
Claims (9)
1.一种光伏接线盒，其特征在于，包括盒体（1）、盒盖（2）、设于所述盒体（1）且由旁路器件单元构成的旁路器件（3）；所述旁路器件单元包括旁路二极管芯片（312）、散热片（313）、设于所述散热片（313）的热沉（317）、设于所述旁路二极管芯片（312）与所述散热片（313）之间且实现所述旁路二极管（312）与所述散热片（313）电气绝缘的高导热陶瓷基片（314）、电连接于所述旁路二极管芯片（312）两电极的引线（315）；相邻旁路器件单元之间的引线（315）电连接从而形成连接框架（316）；所述盒体（1）的两端及其中一侧都设有开口一（11）；位于所述旁路器件（3）两端的旁路器件单元的热沉（317）插于所述盒体（1）两端的所述开口一（11）中；位于所述旁路器件两端之间的旁路器件单元的热沉（317）插于所述盒体（1）侧边的所述开口一（11）中。
2.根据权利要求1所述的一种光伏接线盒，其特征在于，所述散热片（313）与热沉（317）之间通过螺钉（3171）固定连接；且所述螺钉（3171）自盒体（1）外依次拧入盒体（1）表壁、散热片（313）、热沉（317）。
3.根据权利要求1所述的一种光伏接线盒，其特征在于，所述散热片（313）与热沉（317）之间通过螺钉（3171）固定连接；所述开口一（11）内壁与相应散热片（313）之间形成容纳相应所述热沉（317）的空腔。
4.根据权利要求2或3所述的一种光伏接线盒，其特征在于，所述旁路器件（3）塑封于所述盒体（1）内。
5.根据权利要求2或3所述的一种光伏接线盒，其特征在于，所述旁路二极管芯片（312）及高导热陶瓷基片（314）外设有塑封体。
6.根据权利要求1或2或3所述一种光伏接线盒，其特征在于，位于所述连接框架（316）两端的引线（315）及相邻旁路器件单元的引线（315）电连接处都电连接有汇流带连接端子（32）；所有所述汇流带连接端子（32）都位于所述连接框架（316）的同一侧；所述盒体（1）内腔中具有开有的插口的横档（12）；所述汇流带连接端子（32）自所述横档（12）一侧插入所述插口并位于所述横档（12）的另一侧。
7.根据权利要求6所述的一种光伏接线盒，其特征在于，所述盒体（1）表壁在所述汇流带连接端子（32）垂直方向投影处设有开口二（13）；所述盒盖（2）连接于所述开口二（13）。
8.根据权利要求7所述的一种光伏接线盒，其特征在于，位于所述连接框架（316）两端的引线（315）上还电连接有相对于所述汇流带连接端子（32）在所述连接框架（316）上的位置位于所述连接框架（316）另一侧的电缆连接端子（33）；所述盒体（1）内设有用于安设所述电缆连接端子（33）的外接腔（14），所述外接腔（14）具有位于所述盒体（1）开有开口一（11）的侧边的电缆进口（141）；所述电缆进口（141）上还卡接有用于紧固电缆的卡扣（1411）。
9.一种光伏发电系统，包括如上述权利要求所述的一种光伏接线盒。
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Granted publication date: 20140312 Termination date: 20180823 |