CN203708187U - 一种汇流箱的采样板及汇流箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汇流箱的采样板及汇流箱，汇流箱包括采样板、Boost升压电路、MPPT及检测控制单元、防雷器以及直流断路器，其中采样板包括汇流单元、滤波单元、第一电流采样单元、电压采样单元、第二电流采样单元、汇流输出端口和总采样信号输出单元，通过汇流单元将光伏阵列输出的多路直流电汇流为一路直流电后输出，通过总采样信号输出单元将第一电流采样单元、电压采样单元和第二电流采样单元的采样值汇总后输出MPPT及检测控制单元，简化了汇流箱内的接线，改善了工艺，防止MPPT及检测控制板的连接端及电缆具有高压信号，解决了现有的汇流箱中强弱电信号混合的问题，从而提高了安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种汇流箱的采样板及汇流箱，汇流箱连接于光伏阵列与逆变器之间。
背景技术
太阳能发电作为一种新兴的清洁能源，越来越受到重视，随之光伏变电站的需求也越来越大。为了减少在光伏阵列与逆变器之间的连接线，需要在光伏阵列和逆变器之间增加汇流箱，通过汇流箱将光伏阵列输出的多路直流汇流成一路后输出，并且通过汇流箱监测光伏阵列输入的每路电流来判断对应的光伏组件（PV组件）是否发生故障。
一种常见的汇流箱600如图6所示，该汇流箱600包括汇流单元610、支路电流采样单元620、检测控制板630、防雷器640以及直流断路器650。其中，汇流单元610接收光伏阵列输出的多路直流电(PV1-PV16)，并将多路直流电汇流为一路直流电后经直流断路器640从输出端H+\H-输出。支路电流采样单元620分别采样光伏阵列各支路输出的电流，并将采样到的多路电流输出检测控制板620，检测控制板630基于接收到的多路电流监测光伏矩阵中对应的光伏组件是否发生故障。检测控制板630通过RS485接口与逆变器连接。防雷器640连接于汇流单元610的输出端之间。图6所示的汇流箱600只有汇流及支路电流采样的功能，没有汇流电压采样的功能，也无法进行最大功率点跟踪（MPPT）控制。
另一种常见的汇流箱700如图7所示，该汇流箱700包括汇流单元710、支路电流采样单元720、汇流电压采样单元730、电感电流采样单元740、滤波电容750、MPPT及检测控制板760、Boost升压电路770、直流断路器780以及防雷器790。其中，汇流单元710接收光伏阵列输出的多路直流电(PV1-PV16)，并将多路直流电汇流为一路直流电后依次经滤波电容730滤波、Boost升压电路760升压以及直流断路器740后从输出端H+\H-输出。支路电流采样单元720分别采样光伏阵列各支路输出的电流，并将采样到的多路电流输出MPPT及检测控制板740。汇流电压采样单元730对汇流单元710输出的电压进行采样，并将采样到的电压值输出MPPT及检测控制板740。电感电流采样单元740用于对流经Boost升压电路770中电感的电流进行采样，并将采样结果输出MPPT及检测控制板740。MPPT及检测控制板740通过RS485接口与逆变器连接，并基于接收到的信息监测光伏矩阵中对应的光伏组件是否发生故障，计算功率，以及进行最大功率点跟踪。防雷器790连接于输出端H+\H-之间。图7所示的汇流箱700中，将采样到的每组支路电流、电感电流、汇流后的电压都输出到MPPT及检测控制板760，MPPT及检测控制板760既有电流采样的弱电信号输入（如图7中的P1和P3端），又有高压采样信号输入（如图7中的P2端），因此安全性低，并且其接线及端子数较多。
实用新型内容
本实用新型针对现有的汇流箱没有汇流电压采样功能或者在具备汇流电压采样功能时出现强弱电信号混合，从而使得安全性低以及接线复杂的问题，提供一种汇流箱的采样板及汇流箱，通过改善电路设计与布局来解决强弱电信号混合的问题，来实现简化电缆接线、改善工艺和实现标准化生产的作用。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：提供一种汇流箱的采样板，包括：用于接收光伏阵列输出的多路直流电，并将接收到的多路直流电汇流为一路直流电后输出的汇流单元；与所述汇流单元连接，用于对所述汇流单元输出的直流电进行滤波的滤波单元；在所述汇流单元内采样光伏阵列输出的各路直流电电流的第一电流采样单元；与所述汇流单元连接，用于采样所述汇流单元输出的直流电电压的电压采样单元；与所述滤波单元连接，用于采样滤波后的直流电电流的第二电流采样单元；与所述滤波单元连接，用于输出滤波后的汇流直流电的汇流输出端口；所述采样板集成于印刷电路板上，所述采样板还包括：分别与所述第一电流采样单元、所述电压采样单元以及所述第二电流采样单元连接，用于将所述第一电流采样单元、所述电压采样单元以及所述第二电流采样单元采样到的信号汇总后输出的总采样信号输出单元。
优选地，所述总采样信号输出单元为连接排。
优选地，所述汇流单元包括正极接线端子单元、负极接线端子单元、第一汇流导线以及第二汇流导线，所述汇流输出端口包括正极输出端子和负极输出端子；所述正极接线端子单元包括多个正极端子，所述负极接线端子单元包括多个负极端子；所述多个正极端子中的每一个的第一端连接光伏阵列一路输出端的正极，第二端经所述第一汇流导线连接所述正极输出端子；所述多个负极端子中的每一个的第一端连接光伏阵列一路输出的负极，第二端经所述第二汇流导线连接所述负极输出端子；所述滤波单元连接于所述第一汇流导线和所述第二汇流导线之间。
优选地，所述汇流单元还包括分别连接于多路所述正极端子第二端与所述第一汇流导线之间的多个第一保护单元。
优选地，所述汇流单元还包括分别连接于所述负极端子第二端与所述第二汇流导线之间的多个第二保护单元。
优选地，所述第一电流采样单元包括分别连接于多路所述第一保护单元和所述第一汇流导线之间或者多路所述第二保护单元和所述第二汇流导线之间的多个第一霍尔器件，所述多个第一霍尔器件中的每一个的输入端连接所述第一保护单元、输出端连接所述第一汇流导线、采样信号输出端连接所述连接排的一个信号端子，或者所述多个第一霍尔器件中的每一个的输入端链接所述第二保护单元、输出端连接所述第二汇流导线、采样信号输出端连接所述连接排的一个信号端子。
优选地，所述电压采样单元包括第一电阻单元和第二电阻单元；所述第一电阻单元一端连接所述第一汇流导线，另一端接入所述连接排的一个信号端子；所述第二电阻单元一端连接所述第二汇流导线，另一端接入所述连接排的一个信号端子。
优选地，所述第二电流采样单元包括第二霍尔器件，所述第二霍尔器件的输入端连接所述第一汇流导线、输出端连接所述正极输出端子、采样信号输出端连接所述连接排的一个信号端子。
优选地，所述第一电阻单元和/或所述第二电阻单元包括多个串联的电阻。
提供一种汇流箱，包括Boost升压电路，输出脉冲宽度调制信号到所述Boost升压电路的最大功率点跟踪及检测控制单元，与所述Boost升压电路的输出端连接的防雷器以及直流断路器，所述汇流箱还包括上述任一项所述的采样板，所述总采样信号输出单元的输出端连接所述最大功率点跟踪及检测控制单元，所述Boost升压电路的输入端连接所述汇流输出端口。
本实用新型的汇流箱的采样板及汇流箱具有以下有益效果：将光伏阵列输出的多路直流电电流的采样电路（第一电流采样电路）、Boost升压电路120中电感电流的采样电路（第二电路采样电路）以及电压采样电路集成在一印刷电路板（PCB）上实现采样板，并通过总采样信号输出单元将上述多种采样信号汇总后通过统一的端口输出MPPT及检测控制板，简化了汇流箱内的接线，改善了工艺，防止MPPT及检测控制板的连接端及电缆具有高压信号，解决了现有的汇流箱中强弱电信号混合的问题，从而提高了安全性。
附图说明
图1为本实用新型的汇流箱第一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型的汇流箱第一实施例中采样板的结构示意图；
图3为本实用新型的汇流箱第一实施例的电路图；
图4为本实用新型的汇流箱的采样板一示范性实施例的电路板布局示意图；
图5为本实用新型的汇流箱第二实施例的电路图；
图6为一种常见的汇流箱的电路图；
图7为另一种常见的汇流箱的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的解释说明。
图1为本实用新型的汇流箱100第一实施例的结构示意图，如图1所示，在本实施例中，汇流箱100包括采样板110、Boost升压电路120、最大功率点跟踪（MPPT）及检测控制单元130、防雷器140以及直流断路器150。
采样板110分别与Boost升压电路120和MPPT及检测控制单元130连接，用于接收光伏阵列输出的多路直流电，并将接收到的多路直流电汇流为一路直流电后输出Boost升压电路120，采样板110还用于采样光伏阵列输出的多路直流电电流、汇流后的直流电电压及电流，并将多路直流电电流、汇流后的直流电电压及电流的采样值输出MPPT级检测控制单元130。
Boost升压电路120对采样板110输出的直流电进行升压后输出，其输出端即为汇流箱100的直流电输出端（如图3所示的H+/H-），防雷器140和直流断路器150均连接于Boost升压电路120的输出端，防雷器140的正极负极都具备防雷功能，当直流断路器150闭合时，汇流箱100有直流电输出。
MPPT及检测控制单元130通过RS485接口与逆变器连接，并基于接收到的采样值监测光伏矩阵中对应的光伏组件是否发生故障、计算功率以及进行最大功率点跟踪。MPPT及检测控制单元130还用于输出Boost升压电路120中功率管的脉冲宽度调制（PWM）驱动信号。
在本实施例中，如图2所示，采样板110包括汇流单元111、滤波单元112、第一电流采样单元113、电压采样单元114、第二电流采样单元115、汇流输出端口116以及总采样信号输出单元117，采样板110可以通过将上述各电路集成于PCB板上来实现。其中，汇流单元111用于接收光伏阵列输出的多路直流电，并将接收到的多路直流电汇流为一路直流电后输出。滤波单元112与汇流单元111连接，用于对汇流单元111输出的直流电进行滤波。汇流输出端口116与滤波单元112连接，用于输出滤波后的汇流直流电。第一电流采样单元113在汇流单元111内并与总采样信号输出单元117连接，用于在汇流单元111内采样光伏阵列输出的各路直流电电流，并将采样值输出总采样信号输出单元117。电压采样单元114分别与汇流单元111和总采样信号输出单元117连接，用于采样汇流单元111输出的直流电电压（即汇流后的直流电电压），并将采样值输出总采样信号输出单元117。第二电流采样单元115分别与滤波单元112和总采样信号输出单元117连接，用于采样滤波后的直流电电流，并将采样值输出总采样信号输出单元117。总采样信号输出单元117与MPPT及检测控制单元130连接，用于将第一电流采样单元113、电压采样单元114以及第二电流采样单元115采样到的信号汇总后输出MPPT及检测控制单元130。
结合图3和图4（图4所示的采样板接收四路光伏阵列输出），在本实施例中，总采样信号输出单元117由连接排10实现，连接排10为多Pin插座、包括多个信号端子，信号端子包括信号输入端子和/或信号输出端子。连接排10上的多个信号端子通过导线或电缆、或导线排与MPPT及检测控制单元130上设置的连接排的信号端子连接。
汇流单元111包括正极接线端子单元1、负极接线端子单元2、第一汇流导线3、第二汇流导线4以及多个第二保护单元7，汇流输出端口116包括正极输出端子5和负极输出端子6，在本实施例中第二保护单元7可以由熔丝FUS（如图4中的FUS1-FUS4）来实现，在其他实施例中第二保护单元7还可以通过保险丝等器件实现。正极接线端子单元1包括多个正极端子11，负极接线端子单元2包括多个负极端子21。每个正极端子11的第一端连接光伏阵列一路输出端的正极（例如PV1+），第二端经第一汇流导线3连接正极输出端子5。每个负极端子21中的第一端连接光伏阵列一路输出的负极（例如PV1-），第二端经第二保护单元7连接第二汇流导线4，第二汇流导线4还连接负极输出端子6。
在其他实施例中，汇流单元111还可以包括多个第一保护单元8（参见图5），多个第一保护单元8分别连接于多路正极端子11第二端与第一汇流导线3之间，第一保护单元8可以由熔丝FUS、保险丝等器件来实现。
在本实施例中，第一电流采样单元113包括多个第一霍尔器件9（如图4所示的SH2-SH5），第一霍尔器件9可以是霍尔传感器，其包括输入端、输出端及采样信号输出端。如图3和4所示，多个第一霍尔器件9分别连接于多路第二保护单元7和第二汇流导线4之间，在每一路电路中，第一霍尔器件9的输入端连接第二保护单元7、输出端连接第二汇流导线4、采样信号输出端与连接排10的一个信号端子连接。通过多个第一霍尔器件9采样光伏阵列输出的多路直流电电流，各路中的第一霍尔器件9的采样信号输出端分别与连接排10上的信号端子一一对应连接，通过连接排10将采样到的多路电流值输出MPPT及检测控制单元130中，MPPT及检测控制单元130基于采样到的多路电流值监测光伏矩阵中对应的光伏组件是否发生故障。
在其他实施例中，多个第一霍尔器件9还可以分别连接于多路第一保护单元8和第一汇流导线3之间，同样用于采样光伏阵列输出的多路直流电电流。此时，在每一路电路中，第一霍尔器件9的输入端连接第一保护单元8、输出端连接第一汇流导线3，采样信号输出端与连接排10的信号端子一一对应连接。
在本实施例中，电压采样单元114包括第一电阻单元12和第二电阻单元13，其中第一电阻单元12一端连接第一汇流导线3，另一端接入连接排10的一个信号端子，第二电阻单元13一端连接第二汇流导线4，另一端接入连接排10的一个信号端子。第一电阻单元12和/或第二电阻单元13包括多个串联的电阻，从而实现高阻差分隔离。
在本实施例中，第二电流采样单元115包括第二霍尔器件14，第二霍尔器件14可以是霍尔传感器，如图4所示的SH1，其包括输入端、输出端及采样信号输出端。具体的，第二霍尔器件14的输入端连接第一汇流导线3、输出端连接正极输出端子5、采样信号输出端连接到连接排10的一个信号端子（图5未示出）。由于Boost升压电路120的输入端正极和负极分别与正极输出端子5和负极输出端子6连接，因此，第二霍尔器件14采样的是汇流后的直流电电流，也是Boost升压电路120中电感的电流。
在本实施例中，滤波单元112包括滤波电容C1，滤波电容C1连接于第一汇流导线3和第二汇流导线4之间。
在本实用新型的汇流箱100的第一实施例中，将光伏阵列输出的多路直流电电流的采样电路（第一电流采样电路113）、Boost升压电路120中电感电流的采样电路（第二电路采样电路115）以及电压采样电路114集成在PCB板上来实现采样板110，并通过总采样信号输出单元117将上述多种采样信号汇总后通过统一的端口输出MPPT及检测控制板117，简化了汇流箱内的接线，改善了工艺，防止MPPT及检测控制板117的连接端及电缆具有高压信号，解决了现有的汇流箱中强弱电信号混合的问题，提高了安全性。
Claims (10)
1.一种汇流箱的采样板，包括：用于接收光伏阵列输出的多路直流电，并将接收到的多路直流电汇流为一路直流电后输出的汇流单元(111)；与所述汇流单元(111)连接，用于对所述汇流单元(111)输出的直流电进行滤波的滤波单元(112)；在所述汇流单元(111)内采样光伏阵列输出的各路直流电电流的第一电流采样单元(113)；与所述汇流单元(111)连接，用于采样所述汇流单元(111)输出的直流电电压的电压采样单元(114)；与所述滤波单元(112)连接，用于采样滤波后的直流电电流的第二电流采样单元(115)；与所述滤波单元(112)连接，用于输出滤波后的汇流直流电的汇流输出端口(116)；其特征在于，所述采样板集成于印刷电路板上，所述采样板还包括：分别与所述第一电流采样单元(113)、所述电压采样单元(114)以及所述第二电流采样单元(115)连接，用于将所述第一电流采样单元(113)、所述电压采样单元(114)以及所述第二电流采样单元(115)采样到的信号汇总后输出的总采样信号输出单元(117)。
2.根据权利要求1所述的汇流箱的采样板，其特征在于，所述总采样信号输出单元(117)为连接排(10)。
3.根据权利要求2所述的汇流箱的采样板，其特征在于，所述汇流单元(111)包括正极接线端子单元(1)、负极接线端子单元(2)、第一汇流导线(3)以及第二汇流导线(4)，所述汇流输出端口(116)包括正极输出端子(5)和负极输出端子(6)；所述正极接线端子单元(1)包括多个正极端子(11)，所述负极接线端子单元(2)包括多个负极端子(21)；所述多个正极端子(11)中的每一个的第一端连接光伏阵列一路输出端的正极，第二 端经所述第一汇流导线(3)连接所述正极输出端子(5)；所述多个负极端子(21)中的每一个的第一端连接光伏阵列一路输出的负极，第二端经所述第二汇流导线(4)连接所述负极输出端子(6)；所述滤波单元(112)连接于所述第一汇流导线(3)和所述第二汇流导线(4)之间。
4.根据权利要求3所述的汇流箱的采样板，其特征在于，所述汇流单元(111)还包括分别连接于多路所述正极端子(11)第二端与所述第一汇流导线(3)之间的多个第一保护单元(8)。
5.根据权利要求4所述的汇流箱的采样板，其特征在于，所述汇流单元(111)还包括分别连接于所述负极端子(21)第二端与所述第二汇流导线(4)之间的多个第二保护单元(7)。
6.根据权利要求5所述的汇流箱的采样板，其特征在于，所述第一电流采样单元(113)包括分别连接于多路所述第一保护单元(8)和所述第一汇流导线(3)之间或者多路所述第二保护单元(7)和所述第二汇流导线(4)之间的多个第一霍尔器件(9)，所述多个第一霍尔器件(9)中的每一个的输入端连接所述第一保护单元(8)、输出端连接所述第一汇流导线(3)、采样信号输出端连接所述连接排(10)的一个信号端子，或者所述多个第一霍尔器件(9)中的每一个的输入端链接所述第二保护单元(7)、输出端连接所述第二汇流导线(4)、采样信号输出端连接所述连接排(10)的一个信号端子。
7.根据权利要求6所述的汇流箱的采样板，其特征在于，所述电压采样单元(114)包括第一电阻单元(12)和第二电阻单元(13)；所述第一电阻单元(12)一端连接所述第一汇流导线(3)，另一端接入所述连接排(10)的一个信号端子；所述第二电阻单元(13)一端连接所述第二汇流导线(4)， 另一端接入所述连接排(10)的一个信号端子。
8.根据权利要求7所述的汇流箱的采样板，其特征在于，所述第二电流采样单元(115)包括第二霍尔器件(14)，所述第二霍尔器件(14)的输入端连接所述第一汇流导线(3)、输出端连接所述正极输出端子(5)、采样信号输出端连接所述连接排(10)的一个信号端子。
9.根据权利要求8所述的汇流箱的采样板，其特征在于，所述第一电阻单元(12)和/或所述第二电阻单元(13)包括多个串联的电阻。
10.一种汇流箱，包括Boost升压电路(120)，输出脉冲宽度调制信号到所述Boost升压电路(120)的最大功率点跟踪及检测控制单元(130)，与所述Boost升压电路(120)的输出端连接的防雷器(14)以及直流断路器(150)，其特征在于，所述汇流箱还包括权利要求1-9中任一项所述的采样板(110)，所述总采样信号输出单元(117)的输出端连接所述最大功率点跟踪及检测控制单元(130)，所述Boost升压电路(120)的输入端连接所述汇流输出端口(116)。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: SHENZHEN HOPEWIND ELECTRIC CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: SHENZHEN HEWANG ELECTRIC CO., LTD. |
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|
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
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Granted publication date: 20140709 |
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