CN205304239U - 一种户外光伏设备的干节点防雷模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种户外光伏设备的干节点防雷模块，旨在提供一种适用于48V至0V至-48V多样输入，有效快速防雷的户外光伏设备的干节点防雷模块，解决了对于不同输入端口的防雷问题，其技术方案要点是包括+48Vin端、0Vin端、-48Vin端、-48Vout端、0Vout端、-48Vout端、电感一、电感二、前级防雷单元；所述+48Vin端、电感一、+48Vout端串联；所述0Vin端与0Vout端连接；所述-48Vin端、电感二、-48Vout端串联；所述前级防雷单元连接于+48Vin端、0Vin端、-48Vin端上，并且接接地导体，本实用新型适用于光伏设备。

Description

一种户外光伏设备的干节点防雷模块

技术领域

本实用新型涉及光伏设备，更具体地说，它涉及户外光伏设备的干节点防雷模块。

背景技术

目前，光伏设备应用在户外的环境中，由于户外环境中存在天气变化，特别是雷雨天气的环境中，对户外光伏设备影响最为严重。雷云表面分布着大量负电荷，可以通过静电感应使支架和电缆等感应出高电压。闪电电流在闪电通道周围的空间产生强大的电磁场，使周围的各类金属导体上产生感应电动势或感生电流，从而损坏设备。并且雷电感应高电压和雷电电磁脉冲的作用范围广，作用方式比较隐蔽，所以其后果比较严重。

通过检索发现，公开(公告)号CN104124690A的中国专利一种智能户用光伏储能系统中的直流母线就是48V的。

现有的防雷电路多样，对于光伏设备输出端具有0至48V等级的输入的，也有0至-48V等级的输入的，对于此类输入端不能有效快速进行防雷，需要对此进行改进。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于：提供适用于48V至0V至-48V多样输入，有效快速防雷的户外光伏设备的干节点防雷模块。

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：一种户外光伏设备的干节点防雷模块，包括+48Vin端、0Vin端、-48Vin端、-48Vout端、0Vout端、-48Vout端、电感一、电感二、前级防雷单元；所述+48Vin端、电感一、+48Vout端串联；所述0Vin端与0Vout端连接；所述-48Vin端、电感二、-48Vout端串联；所述前级防雷单元连接于+48Vin端、0Vin端、-48Vin端上，并且接接地导体。

通过上述设置，使得对于不同输入端口的电压情况可以进行有效的防雷，首先对于0至48V的电源输入情况，通过电感一起到对电源的缓冲作用，同时在电压过大的时候可以直接通过前级防雷单元进行电压的泄放，可以对0至-48V的电源进行防雷，同时还可以对+48V至-48V的端口输入进行防雷，对于此三种防雷结构的组合，防雷单元可以任意对输入端的三个端口的电源情况进行预先保护，防止对输出设备的影响，提高电路的稳定度。

优选的，所述前级防雷单元包括压敏电阻一、保险管一、压敏电阻三、保险管三、气体放电管一；所述+48Vin端、压敏电阻一、保险管一、0Vin端、压敏电阻三、保险管三依次串接；所述气体放电管一连接于0Vin端和接地导体之间。

通过上述设置，压敏电阻一和压敏电阻三采用相同规格的元件，而对于保险管一和保险管三可以采用相同的元件，并且可以采用温度保险管或是保险丝元器件，电感的大小选择大于20uH的较好，压敏电阻和保险管串联，因此可以防止压敏电阻短路现象引起火灾的隐患，当电流过大的时候，可以直接通过保险管将电路断开，提高电路的安全性能。

优选的，防雷模块还包括后级防雷单元；所述后级防雷单元连接于-48Vout端、0Vout端、-48Vout端上，并且接接地导体。

通过上述设置，通过后级防雷单元进一步对线路的后级设备进行保护，通过将-48Vout端、0Vout端、-48Vout端通过后级防雷单元接通到接地导体上，从而在出现过压或过流的时候可以快速将电流泄放到接地导体中，接地导体是接通着大地，从而可以防止雷电的影响。

优选的，所述后级防雷单元包括压敏电阻二、保险管二、压敏电阻四、保险管四、气体放电管二；所述+48Vout端、压敏电阻二、保险管二、0Vout端、压敏电阻四、保险管四依次串接；所述气体放电管二连接于0Vout端和接地导体之间。

通过上述设置，同样的压敏电阻二和压敏电阻四可以采用相同规格的元件，而对于保险管二和保险管四可以采用相同的元件，并且可以采用温度保险管或是保险丝元器件，电感的大小选择大于20uH的较好，压敏电阻和保险管串联，因此可以防止压敏电阻短路现象引起火灾的隐患，当电流过大的时候，可以直接通过保险管将电路断开，提高电路的安全性能。

优选的，所述0Vin端与0Vout端通过一互锁切换开关连接电感三，所述互锁切换开关用以将电感三串联入0Vin端与0Vout端之间。

通过上述设置，通过互锁切换开关可以控制电感三在0Vin端与0Vout端的接入情况，当电感三接入的时候，可以使得输入端为+48Vin端和0Vin端时，电感一与电感三形成退耦电路，通过电感的退耦现象，防止雷电的浪涌电压，使得电压可以快速通过压敏电阻和气体放电管进行泄放，互锁切换开关操作便捷，切换速度快、效率高。

优选的，所述+48Vin端、-48Vin端与单刀双掷开关连接至输入端。

通过上述设置，输入端可以直接接入，通过单刀双掷开关进行选择需要保护的电压等级，单刀双掷开关拨到上面的时候，将接通+48Vin端，当单刀双掷开关拨到下的时候，输入端接通-48Vin端，通过单刀双掷开关进行切换便捷，而且节省了端口的接线步骤。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：接口可以进行切换，对于防雷等级可以具有多样化，防雷稳定，泄放过压电流更加快速，对于不同的输入接口可以便于切换。

附图说明

图1为本实施例一的电路图；

图2为本实施例二的电路图；

图3为本实施例三的电路图。

图中1、前级防雷单元；2、后级防雷单元；L1、电感一；L2、电感二；RV1、压敏电阻一；TF、保险管一；RV3、压敏电阻三；TF3、保险管三；G1、气体放电管一；PE、接地导体；RV2、压敏电阻二；TF2、保险管二；RV4、压敏电阻四；TF4、保险管四；G2、气体放电管二；k、互锁切换开关；K、单刀双掷开关；Pin、输入端。

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。

实施例1：如图1所示，一种户外光伏设备的干节点防雷模块，包括+48Vin端、0Vin端、-48Vin端、-48Vout端、0Vout端、-48Vout端、电感一L1、电感二L2、前级防雷单元1；所述+48Vin端、电感一L1、+48Vout端串联；所述0Vin端与0Vout端连接；所述-48Vin端、电感二L2、-48Vout端串联；所述前级防雷单元1连接于+48Vin端、0Vin端、-48Vin端上，并且接接地导体PE。所述前级防雷单元1包括压敏电阻一RV1、保险管一TF、压敏电阻三RV3、保险管三TF3、气体放电管一G1；所述+48Vin端、压敏电阻一RV1、保险管一TF、0Vin端、压敏电阻三RV3、保险管三TF3依次串接；所述气体放电管一G1连接于0Vin端和接地导体PE之间。+48Vin端、-48Vin端与单刀双掷开关K连接至输入端Pin。需要说明的是+48Vin端、0Vin端、-48Vin端、-48Vout端、0Vout端、-48Vout端是对应的48V电压输入，或是-48V电压输入，或是+48V至-48V电压输入。

使得对于不同输入端Pin口的电压情况可以进行有效的防雷，首先对于0至48V的电源输入情况，通过电感一L1起到对电源的缓冲作用，同时在电压过大的时候可以直接通过前级防雷单元1进行电压的泄放，可以对0至-48V的电源进行防雷，同时还可以对+48V至-48V的端口输入进行防雷，对于此三种防雷结构的组合，防雷单元可以任意对输入端Pin的三个端口的电源情况进行预先保护，防止对输出设备的影响，提高电路的稳定度。压敏电阻一RV1和压敏电阻三RV3采用相同规格的元件，而对于保险管一TF和保险管三TF3可以采用相同的元件，并且可以采用温度保险管或是保险丝元器件，电感的大小选择大于20uH的较好，压敏电阻和保险管串联，因此可以防止压敏电阻短路现象引起火灾的隐患，当电流过大的时候，可以直接通过保险管将电路断开，提高电路的安全性能。陶瓷气体放电管失效模式大多为开路，不易引起火灾，当两者同时短路时亦会有危险；根据要求的通流容量选择，气体放电管和压敏电阻都必须按照冲击10次以上的降额值计算通流容量（压敏电阻为一次冲击通流容量的三分之一左右，气体放电管为最大通流容量的一半左右）。温度保险管应与压敏电阻有良好的热耦合，一般采用130℃～135℃、10A/250V的。使用过程中可以将输入端Pin和0Vin端连接光伏设备输出口，从而可以起到防雷的作用，当有雷电现象的时候，可以快速将过电压通过前级防雷单元1进行泄放到大地。

实施例2：，如图2所示，为了提高输出端的防雷等级，使得电路更加稳定可靠，防雷模块还包括后级防雷单元2；后级防雷单元2连接于-48Vout端、0Vout端、-48Vout端上，并且接接地导体PE。后级防雷单元2包括压敏电阻二RV2、保险管二TF2、压敏电阻四RV4、保险管四TF4、气体放电管二G2；+48Vout端、压敏电阻二RV2、保险管二TF2、0Vout端、压敏电阻四RV4、保险管四TF4依次串接；气体放电管二G2连接于0Vout端和接地导体PE之间。

通过上述设置，通过后级防雷单元2进一步对线路的后级设备进行保护，通过将-48Vout端、0Vout端、-48Vout端通过后级防雷单元2接通到接地导体PE上，从而在出现过压或过流的时候可以快速将电流泄放到接地导体PE中，接地导体PE是接通着大地，从而可以防止雷电的影响。同样的压敏电阻二RV2和压敏电阻四RV4可以采用相同规格的元件，而对于保险管二TF2和保险管四TF4可以采用相同的元件，并且可以采用温度保险管或是保险丝元器件，电感的大小选择大于20uH的较好，压敏电阻和保险管串联，因此可以防止压敏电阻短路现象引起火灾的隐患，当电流过大的时候，可以直接通过保险管将电路断开，提高电路的安全性能。

实施例3：与实施例2的不同之处在于，如图3所示，0Vin端与0Vout端通过一互锁切换开关k连接电感三，所述互锁切换开关k用以将电感三串联入0Vin端与0Vout端之间。上述的压敏电阻元件可以采用121KD20~820KD20，其中气体放电管采用耐压止为90V的较为合适。使用过程将互锁切换开关k拨动，电感三就串入电路中，否则电感三就与电路分离，通过开关进行控制，操作便捷，避免接线的繁琐。

通过上述设置，通过互锁切换开关k可以控制电感三在0Vin端与0Vout端的接入情况，当电感三接入的时候，可以使得输入端Pin为+48Vin端和0Vin端时，电感一L1与电感三形成退耦电路，通过电感的退耦现象，防止雷电的浪涌电压，使得电压可以快速通过压敏电阻和气体放电管进行泄放，互锁切换开关k操作便捷，切换速度快、效率高。

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。

Claims (6)

1.一种户外光伏设备的干节点防雷模块，其特征在于：包括+48Vin端、0Vin端、-48Vin端、-48Vout端、0Vout端、-48Vout端、电感一(L1)、电感二(L2)、前级防雷单元(1)；

所述+48Vin端、电感一(L1)、+48Vout端串联；

所述0Vin端与0Vout端连接；

所述-48Vin端、电感二(L2)、-48Vout端串联；

所述前级防雷单元(1)连接于+48Vin端、0Vin端、-48Vin端上，并且接接地导体(PE)。

2.根据权利要求1所述的户外光伏设备的干节点防雷模块，其特征在于：所述前级防雷单元(1)包括压敏电阻一(RV1)、保险管一(TF)、压敏电阻三(RV3)、保险管三(TF3)、气体放电管一(G1)；

所述+48Vin端、压敏电阻一(RV1)、保险管一(TF)、0Vin端、压敏电阻三(RV3)、保险管三(TF3)依次串接；

所述气体放电管一(G1)连接于0Vin端和接地导体(PE)之间。

3.根据权利要求1所述的户外光伏设备的干节点防雷模块，其特征在于：防雷模块还包括后级防雷单元(2)；

所述后级防雷单元(2)连接于-48Vout端、0Vout端、-48Vout端上，并且接接地导体(PE)。

4.根据权利要求3所述的户外光伏设备的干节点防雷模块，其特征在于：所述后级防雷单元(2)包括压敏电阻二(RV2)、保险管二(TF2)、压敏电阻四(RV4)、保险管四(TF4)、气体放电管二(G2)；

所述+48Vout端、压敏电阻二(RV2)、保险管二(TF2)、0Vout端、压敏电阻四(RV4)、保险管四(TF4)依次串接；

所述气体放电管二(G2)连接于0Vout端和接地导体(PE)之间。

5.根据权利要求2或4所述的户外光伏设备的干节点防雷模块，其特征在于：所述0Vin端与0Vout端通过一互锁切换开关(k)连接电感三，所述互锁切换开关(k)用以将电感三串联入0Vin端与0Vout端之间。

6.根据权利要求5所述的户外光伏设备的干节点防雷模块，其特征在于：所述+48Vin端、-48Vin端与单刀双掷开关(K)连接至输入端(Pin)。