CN207304475U - 功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒 - Google Patents

功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒 Download PDF

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王科
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Abstract

本实用新型涉及一种功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，包括一底座部件与一上盖部件，所述底座部件主要是在一底座内设有多个子串转接埠及一组电源连接埠，所述子串转接埠用以与一光伏组件上各子串电连接；所述上盖部件主要是在一上盖内设有一电路板，所述电路板上设有一优化监控电路和与所述优化监控电路相连接的多个电连接片，所述电连接片可拆卸地与底座上的子串转接埠及电源连接埠对应插接，以便由所述优化监控电路对光伏组件进行组件优化、监控、通讯及关断等功能操作；利用上述特殊的接线盒设计可降低生产、组装和维修成本，当接线盒有维修需求时，仅须拆换上盖部件，即可迅速完成修复。

Description

功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒
技术领域
本实用新型是一种光伏组件接线盒，特别涉及一种整合组件优化、监控、通讯及关断功能的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒。
背景技术
随着绿色能源的兴起，光伏发电越来越受到市场的青睐，随着技术的发展，能够提供最大发电效率的光伏系统越来越受到市场的欢迎。
由于生产工艺的影响，元件发电单元间存在细微的差异，受制于成本与当今电子电气元件制造水平，在功率优化时，无法做到系统电站级的整体优化。
随着技术的发展，功率优化逐渐向更小的发电单元推进，而且目前组串级功率优化是最有可能实现的，同时随着时间的推进，市场对光伏发电系统提出更加苛刻的要求，例如：
优化方面：要求对最小的发电单元做功率优化，输出最大功率，对存在树枝杂草的遮挡，朝向不一致，失配的元件，能够优化其做最大功率输出。
监控方面：对元件发电单元的相关参数，例如电压，电流，温度等做最大精度的测量。
通讯方面：在ISM频段内做到可靠通讯，最小的频段和无线电波干扰，同时需要抵抗周围环境的电波干扰；
关断方面：可以自动或者远端关断组件的输出，保护自身组件及周围组件的安全。
生产组装：尽可能缩短产品生产周期，缩小空间占有率。
施工维修：降低施工难度，降低维修难度，做到一次性解决问题。
成本方面：进一步降低成本的同时，集成更多的功能。
由上述可知，目前市场上对光伏发电系统在规格、效能、成本等方面的诸多要求，但目前市场上的相关产品均以功率优化为主，还未出现集多种功能于一体的整合型产品，以降低产品成本，施工成本和维修成本。
实用新型内容
因此本实用新型的目的在提供一种功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其将组串优化、监控、通讯、关断等功能整合到同一个装置，以适应市场需求，同时利用特殊的可拆卸式设计，提高生产、组装和维修效率，并相对降低成本。
为达成上述目的采取的技术手段是使上述功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒包括一底座部件和一能拆卸地与所述底座部件相结合的上盖部件，且上盖部件与底座部件构成电气连接；其中：
所述底座部件是在一底座上设有多个子串转接埠、一正电转接埠及一负电转接埠；
所述上盖部件是在一上盖内设有一电路板，所述电路板上设有一优化监控电路以及多个与所述优化监控电路电连接的电连接片，各个电连接片分别匹配于所述底座上的多个子串转接埠、正电转接埠和负电转接埠，并且多个所述电连接片与多个所述子串转接埠、所述正电转接埠、所述负电转接埠能对应插接；
上述底座部件用以固定在一光伏组件上，各个子串转接埠、正电转接埠及负电转接埠分别和所述光伏组件上的各个子串电连接，当所述上盖部件和所述底座部件相对结合，所述上盖部件的各个电连接片将和各子串转接埠、正电转接埠、负电转接埠匹配插接且构成电气连接，借此使上盖部件上的优化监控电路通过各电连接片和光伏组件的各子串连接，用以对各子串进行功率优化及性能监控，并在出现异常状况时发出通知，甚至关断子串。
如上所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其中，所述底座部件的所述底座具有一底部，所述底部上形成有多个穿孔；
所述底座在所述底部的周边形成有一下围墙，在所述下围墙内设有所述子串转接埠、所述正电转接埠及所述负电转接埠；所述底座的所述底部上位于所述下围墙外设有多个扣环，所述扣环能与所述上盖部件相对扣合；
所述上盖部件的所述上盖具有一顶部，所述顶部的周边形成有一上围墙，所述顶部和所述上围墙形成的空间内设有所述电路板，所述上盖的所述顶部上位于所述上围墙外设有多个扣块，各个所述扣块分别对应于所述底座的各个所述扣环。
如上所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其中，所述子串转接埠、所述正电转接埠与所述负电转接埠分别由一具有导电性的金属片弯折形成，所述导电金属片的一端形成有一呈U形状的插接部，所述插接部具有两顶端，其中一所述顶端朝所述插接部内部延伸形成一接触弹片，所述插接部的另一所述顶端以水平方向延伸形成一鞍部，所述鞍部在相反于所述插接部的另一端形成有一电连接部；
所述底座的所述底部的内面形成有多个安装台，所述安装台包括一凹入的容室和一凸出于所述容室一侧槽缘的墙部，所述鞍部跨设在所述墙部上。
如上所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其中，所述安装台的所述墙部上形成有两凸柱；
所述鞍部上形成有两固定孔，且所述墙部上的两所述凸柱分别穿设两所述固定孔。
如上所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其中，所述上盖的所述上围墙的内面形成有多个限位片及多个限位块，所述电路板位于所述上围墙内的各所述限位片间，并且所述电路板通过各所述限位块的支撑维持在所述上围墙的一高度上。
如上所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其中，所述上盖内设有一散热片，所述散热片位于所述电路板的内侧，且所述散热片上形成有多个凸部，各所述凸部分别接近所述电路板上所设的所述优化监控电路。
如上所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其中，所述上盖内设有一导热胶材，所述导热胶材能固定位于所述上盖的内部的所述电路板和所述散热片。
如上所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其中，所述电路板上形成有多组成对的导通孔，各所述导通孔和所述电路板上所设的所述优化监控电路连接；所述电连接片具有两接脚，两所述接脚对应插接至所述电路板上的所述导通孔。
如上所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其中，所述优化监控电路包括一微控单元、多个优化模块和分别与所述微控单元连接的一驱动模块、一电压采集单元、一温度采集单元、一PLC模块；其中
各所述优化模块分别和所述电路板上的所述电连接片电连接；各所述优化模块分别具有一关断端，各所述关断端分别和所述驱动模块的输出端连接，所述驱动模块的输入端和所述微控单元连接。
如上所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其中，所述优化监控电路包含一DC/DC转换单元，所述DC/DC转换单元具有一输入端及一输出端，所述DC/DC 转换单元的输入端和所述电连接片连接，所述DC/DC转换单元的输出端和所述微控单元连接。
由于本实用新型将整合多种处理功能的优化监控电路集成在所述上盖部件的电路板上，而将功率优化、监控、通讯及关断等功能一体地整合在接线盒上，以满足市场上对光伏发电系统的产品功能要求；同时，本实用新型使底座部件固定在光伏组件上，由上盖部件可拆卸地与底座部件相对结合，借此可提升组装效率，降低组装成本；另一方面，当接线盒有维修需求时，仅须更换接线盒的上盖部件，即可迅速完成修复，而降低维修成本。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
图1为本实用新型的外观图。
图2为本实用新型底座部件、上盖部件的相对关系示意图。
图3为本实用新型底座部件的局部放大图。
图4为本实用新型底座部件的子串转接埠平面图。
图5为本实用新型上盖部件的分解图。
图6为本实用新型的一剖视图。
图7A及图7B为本实用新型的优化监控电路方框图。
图8为本实用新型的又一剖视图。
具体实施方式
以下配合附图及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。
如图1所示，本实用新型为一设在光伏组件的接线盒，其包括一底座部件1及一可拆卸地和所述底座部件1相结合的上盖部件2；其中，所述底座部件1包含一底座 10，所述底座10具有一底部，底部上形成有多个穿孔101，用以供铜带穿过，并通过铜带和所述光伏组件的子串电连接，所述底座10两侧分别设有一电缆100，供与其他相邻光伏组件的接线盒串接。
请参考图2所示，所述底座10的底部周边形成有一下围墙102，而在所述下围墙102内设有多个子串转接埠11、一正电转接埠12及一负电转接埠13；所述正电转接埠12、负电转接埠13分别和所述两电缆100电连接；所述底座10的底部在下围墙102外设有多个扣环103，供与上盖部件2相对扣合，在本实施例中，所述扣环103 是呈倒U形状。
所述上盖部件2具有一上盖20，所述上盖20具有一顶部，顶部周边形成有一上围墙202，而在所述顶部和上围墙202形成的空间内设有一电路板21，所述电路板 21上设有多个电连接片22和一优化监控电路(本图中未示)，各电连接片22分别匹配于底座10上的子串转接埠11、正电转接埠12及负电转接埠13，并可相对插接及构成电性连接。所述上盖20的顶部在上围墙202外设有多个扣块203，各个扣块203 分别对应于底座10的各个扣环103，得以可拆卸地相互扣合。
请参考图3所示，公开了所述底座10内所设子串转接埠11、正电转接埠12及负电转接埠13的详细构造，且所述子串转接埠11、正电转接埠12及负电转接埠13 的构造相同，以下谨以子串转接埠11为例，进一步说明其详细构造。
请配合参考图3、图4所示，所述子串转接埠11主要由一具有导电性的金属片弯折而成，其一端形成有一呈U形状的插接部111，所述插接部111具有两顶端，其中一顶端朝插接部111内部延伸形成一接触弹片112，另一顶端以水平方向延伸形成一鞍部113，鞍部113上形成有两固定孔114，鞍部113在相反于插接部111的另端形成有一L形状的电连接部115，即插接部111与电连接部115分别位于鞍部113的两端，所述电连接部115分别对应于底座10的底部上的穿孔101，以便与穿过穿孔 101的铜带焊接；上述插接部111可供上盖部件2的电连接片22插入其间，且使电连接片22和插接部111的其中一侧壁和所述接触弹片112确实地电连接。所述插接部111在两相对外侧壁上分别冲出形成一凸片116，以便在安装时加强固定效果。
为稳固地结合所述子串转接埠11、正电转接埠12和负电转接埠13，所述底座 10在其底部内面形成有多个安装台14，所述安装台14包括一凹入的容室141和一凸出于容室141一侧槽缘的墙部142，所述容室141供子串转接埠11的插接部111容置其间，容室141的两侧壁上分别形成内凹的槽部143，所述槽部143对应于插接部 111两相对外侧壁上的凸片116，并供凸片116伸入其间，以提供止回的加强固定作用。
所述墙部142上形成有两凸柱144，所述子串转接埠11的鞍部113跨设在所述墙部142上，鞍部113上的固定孔114供墙部142上的凸柱144所分别穿设，借此使子串转接埠11确实地固定在所述安装台14上。如先前所述，正电转接埠12、负电转接埠13的构造和子串转接埠11相同，所述底座10也形成相同的安装台14以固定正电转接埠12及负电转接埠13。
如图5所示，所述上盖20的上围墙202内面形成有多个限位片204及多个限位块205，所述电路板21位于上围墙202内的各限位片204间，并为各限位块205所支撑而维持在上围墙202的一高度上，即电路板21通过各限位块205的支撑维持在上围墙202的一高度上。
所述电路板21上形成有多组成对的导通孔211，以便和各电连接片22底端凸出的接脚220电连接，各导通孔211和电路板21上所设的优化监控电路连接，当上盖部件2和底座部件1相结合，且电连接片22分别和底座10上的子串转接埠11、正电转接埠12及负电转接埠13插接后，电路板21上的优化监控电路随即可对子串转接埠11、正电转接埠12及负电转接埠13所连接的子串进行功率优化，且就光伏组件的电压、温度等参数进行监控，而在参数异常时可对外通知，并自动或由远端遥控关断子串。
由于电路板21上所设的优化监控电路在执行功率优化、监控、通讯等功能时可能产生高温，为确保优化监控电路运作时不受高温影响，本实施例中，在上盖20内进一步设有一散热片23，请参考图5所示，所述散热片23上形成有多个凸部230，各凸部230分别接近电路板21上所设优化监控电路的主要元件(例如MCU)，以进行散热。在本实施例中，可进一步在上盖20内进行注入导热能力强的胶材，以确实固定其内部的电路板21和散热片23，由于胶材的导热能力强，因此也起到散热的作用，另一方面也具有防水、防尘等耐候性。另外，如图6所示，所述上盖20和底座 10间设有一防水垫圈40，以进一步提升接线盒的防水性能。
关于所述电路板21上所设优化监控电路的具体构造，请参考图7A及图7B所示，单一接线盒内所设的优化监控电路包括一微控单元30、多个优化模块(可以包括优化模块31、优化模块32及优化模块33)、一驱动模块34、一电压采集单元35、一温度采集单元36和一PLC模块37；其中所述优化模块31、优化模块32及优化模块33一对一地和光伏组件的子串PV1、子串PV2及子串PV3的电源输出端连接，进一步而言，所述优化模块31、优化模块32及优化模块33是分别通过电路板21上的电连接片22和底座部件1上的子串转接埠11、正电转接埠12及负电转接埠13电连接，进而和子串PV1、子串PV2及子串PV3的电源输出端连接。所述优化模块31、优化模块32及优化模块33是对子串PV1、子串PV2及子串PV3分别进行最大功率追踪(MPPT)运算，以实施最小发电单元(子串级)的功率优化。
所述电压采集单元35具有一组输入端及一输出端，其输入端通过正电转接埠 12、负电转接埠13和光伏组件的正电源VO+、负电源VO-连接，以感测光伏组件的电压值，所述电压采集单元35的输出端则和微控单元30连接，以便将感测的电压值传送给微控单元30。
所述温度采集单元36用以采集优化监控电路的环境温度，并将感测的温度值传送给连接的微控单元30。
所述PLC模块37为电力线通信(Power Line Communication)设备，其分别和所述微控单元30、光伏组件的电源回路连接，以供微控单元30通过电力线和外部的系统终端通讯。
除上述功率优化、监控和通讯功能外，本实用新型进一步提供一关断功能，主要是使各优化模块31、优化模块32及优化模块33分别具有一关断端EN，关断端EN 分别和所述驱动模块34的输出端连接，驱动模块34的输入端则和所述微控单元30 连接，当微控单元30判断光伏组件或任一子串异常时，除可通过PLC模块37向系统终端40通报外，微控单元30可自行或接受系统终端送出的命令，通过驱动模块 34将任一或全部子串关断，而自电源回路上隔离，以维护光伏组件内其他子串或其他光伏组件的系统安全。
关于接线盒及其优化监控电路的用电，是取自光伏组件输出的电源，无须另外配设供电系统，也就是所述优化监控电路进一步包括一DC/DC转换单元38，所述DC/DC 转换单元38的输入端通过电连接片22、子串转接埠11和光伏组件的电源输出端连接，其输出端则和微控单元30连接，借此由DC/DC转换单元38将光伏组件输出的电源进行直流对直流电压转换，以供应稳定的直流工作电源给微控单元30。由于光伏组件的子串PV1、子串PV2及子串PV3是通过各个优化模块31、优化模块32及优化模块33相互串接，所述DC/DC转换单元38的输入端即通过电连接片22、子串转接埠11和子串PV3的正电源输出端和子串PV1的负电源输出端连接，以便由光伏组件取得电源。
利用上述的接线盒可使各个光伏组件相互串接，且各个光伏组件也能利用其上的接线盒实施功率优化、监控及关断等功能，而各个接线盒的优化监控电路是利用电力线和系统终端40通讯，因此系统终端40通过一解调器41与电力线连接，以便将电力线上的载波解调后送至系统终端40。
由上述说明可了解本实用新型的具体构造，关于其使用方式进一步说明如后：
如图6及图8所示，所述上盖部件2是可拆卸地结合在底座部件1上，所述上盖部件2的上盖20内设有一电路板21，其上设有执行优化、通讯、监控与关断功能的优化监控电路，而通过电连接片22和子串转接埠11、正电转接埠12及负电转接埠 13间可离合的电连接关系，使接线盒在装配上更加容易，当接线盒有维修需求时，仅须直接取下上盖部件2，换上新的上盖部件2，即可迅速完成修复。而利用电力线通讯可减少布线施工与物料成本，并可降低施工难度。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域普通技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒包括一底座部件和一能拆卸地与所述底座部件相结合的上盖部件，且所述上盖部件与所述底座部件构成电气连接；其中：
所述底座部件是在一底座上设有多个子串转接埠、一正电转接埠及一负电转接埠；
所述上盖部件是在一上盖内设有一电路板，所述电路板上设有一优化监控电路以及多个与所述优化监控电路电连接的电连接片，各个所述电连接片分别匹配于所述底座上的多个所述子串转接埠、所述正电转接埠和所述负电转接埠，并且多个所述电连接片与多个所述子串转接埠、所述正电转接埠、所述负电转接埠能对应插接。
2.根据权利要求1所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述底座部件的所述底座具有一底部，所述底部上形成有多个穿孔；
所述底座的所述底部的周边形成有一下围墙，在所述下围墙内设有所述子串转接埠、所述正电转接埠及所述负电转接埠；所述底座的所述底部上位于所述下围墙外设有多个扣环，所述扣环能与所述上盖部件相对扣合；
所述上盖部件的所述上盖具有一顶部，所述顶部的周边形成有一上围墙，所述顶部和所述上围墙形成的空间内设有所述电路板，所述上盖的所述顶部上位于所述上围墙外设有多个扣块，各个所述扣块分别对应于所述底座的各个所述扣环。
3.根据权利要求2所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述子串转接埠、所述正电转接埠与所述负电转接埠分别由一具有导电性的金属片弯折形成，所述导电金属片的一端形成有一呈U形状的插接部，所述插接部具有两顶端，其中一所述顶端朝所述插接部内部延伸形成一接触弹片，所述插接部的另一所述顶端以水平方向延伸形成一鞍部，所述鞍部在相反于所述插接部的另一端形成有一电连接部；
所述底座的所述底部的内面形成有多个安装台，所述安装台包括一凹入的容室和一凸出于所述容室一侧槽缘的墙部，所述鞍部跨设在所述墙部上。
4.根据权利要求3所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述安装台的所述墙部上形成有两凸柱；
所述鞍部上形成有两固定孔，且所述墙部上的两所述凸柱分别穿设两所述固定孔。
5.根据权利要求2所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述上盖的所述上围墙的内面形成有多个限位片及多个限位块，所述电路板位于所述上围墙内的各所述限位片间，并且所述电路板通过各所述限位块的支撑维持在所述上围墙的一高度上。
6.根据权利要求2所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述上盖内设有一散热片，所述散热片位于所述电路板的内侧，且所述散热片上形成有多个凸部，各所述凸部分别接近所述电路板上所设的所述优化监控电路。
7.根据权利要求6所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述上盖内设有一导热胶材，所述导热胶材能固定位于所述上盖的内部的所述电路板和所述散热片。
8.根据权利要求2所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述电路板上形成有多组成对的导通孔，各所述导通孔和所述电路板上所设的所述优化监控电路连接；所述电连接片具有两接脚，两所述接脚对应插接至所述电路板上的所述导通孔。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述优化监控电路包括一微控单元、多个优化模块和分别与所述微控单元连接的一驱动模块、一电压采集单元、一温度采集单元、一PLC模块；其中
各所述优化模块分别和所述电路板上的所述电连接片电连接；各所述优化模块分别具有一关断端，各所述关断端分别和所述驱动模块的输出端连接，所述驱动模块的输入端和所述微控单元连接。
10.根据权利要求9所述的功能整合型可拆卸式光伏组件接线盒，其特征在于，所述优化监控电路包含一DC/DC转换单元，所述DC/DC转换单元具有一输入端及一输出端，所述DC/DC转换单元的输入端和所述电连接片连接，所述DC/DC转换单元的输出端和所述微控单元连接。
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