CN217087856U - 集成接线盒的光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及到集成接线盒的光伏组件。光伏组件内部的电池串不使用连接器而直接通过线缆电气连接到接线盒。接线盒与光伏组件以可分离的方式进行组装。接线盒仅仅配备一对连接器，多个光伏组件串联连接时：任意一个光伏组件的相应接线盒用一个连接器与前一个相邻光伏组件的所述接线盒对接、和用另一个连接器与后一个相邻光伏组件的相应接线盒对接。

Description

集成接线盒的光伏组件

技术领域

本实用新型主要涉及到光伏发电领域，更确切的说，涉及到在含有光伏组件的光伏发电系统中提出了可执行智能管理的集成智能接线盒的光伏组件，不仅可确保光伏组件在安全可靠的环境下运行而且可实现光伏组件的监控和管理。

背景技术

光伏组件作为光伏发电系统的重要核心组成部分，其性能的优良直接影响到发电系统的整体效果，但实际上光伏组件受到的制约因素较多，每块光伏组件自身的特性差异会引起联接组合效率损失。光伏组件阵列一般为串并联式，倘若某一块电池组件受到阴影或灰尘或遮挡或老化等因素而导致功率降低时，所有串并联关系的其它组件都可能因电压电流强度的下降而受影响。为了保障光伏阵列工作的安全性和可靠性，充分发挥每块光伏组件的最大发电效率和保障光伏组件处于正常工作状态显得尤为重要。

随着光伏发电技术越来越广泛的应用，已有大量光伏系统投入运行。太阳能光伏阵列在运行阶段，标准矩形电池板的局部故障，特别是组件的开路、短路或性能衰减等会使整个供电系统输出电压或功率有明显的下降。由于组件的封装工艺等原因，当光伏组件运行约八至十年，局部区域因气孔渗入或扩散而老化，组件中部分电池损坏，以至于影响光伏系统的输出。所以在光伏系统中对光伏组件的输出电压和电流进行监测，提高系统的发电效率并同时进行实时有效的故障在线分析与诊断显得十分重要。

在光伏系统中，传统的光伏组件会连接二极管接线盒输出电压电流，这种接线盒仅仅起续流作用。诸多单块光伏组件通过串联组成光伏组件串，此时光伏组件串的正极电压可达数百伏特，然后通过光伏电缆连接至汇流箱或者逆变器。在发生火灾或者其他故障时有可能会损坏光伏电缆或者光伏组件的绝缘层，使导电部分裸露在环境中，发生漏电的危险且此类漏电危险难以排查，消防员或维修者接触漏电时易发生触电危险。诸多国家地区已将光伏设施的组件级快速关断列为强制要求，来解决安全问题。

基于光伏电站对组件的监控压力，有必要建立一套合理的监控和管理机制，通过这类管理机制能够从组件板上抽取组件板的参数数据，并将数据反馈到业主或用户。譬如光伏组件的输出电压和电流、功率及所处的环境温度等实时参数需要被及时监测到，尤其是组件的损坏或者老化等异常情况需要被及时监测到，从而这些监测数据信息可以对每一个光伏组件的改进优化提供依据，那些故障或老化的组件亦可快速定位和及时修复。无论是试图实现外部设备对电池组件的主动控制，还是在组件本地将电池组件的参数信息发送到外部设备上都涉及到光伏组件监测系统的通信问题。光伏组件的智能化管理除了常规的工作参数监控外还包括光伏组件的安全管理、关断管理和输出功率管理等。

实用新型内容

本申请公开了一种集成接线盒的光伏组件，其中：

光伏组件内部的电池串不使用连接器、直接通过线缆电气连接到接线盒；

所述接线盒与所述光伏组件以可分离的方式进行组装；

所述接线盒配备一对连接器，多个所述光伏组件串联时：任一所述光伏组件的所述接线盒用一个连接器与前一个所述光伏组件的所述接线盒对接、和用另一个连接器与后一个所述光伏组件的所述接线盒对接。

上述的集成接线盒的光伏组件，其中：

所述接线盒与所述光伏组件的组装方式包括粘贴、卡扣固定、螺丝固定中的一种。

上述的集成接线盒的光伏组件，其中：

所述接线盒内部配置有关断装置，多个所述光伏组件串联成组串：

关断装置用于将对应的一个所述光伏组件从组串上断开或者将处于断开状态的一个所述光伏组件重新恢复接入到组串中。

上述的集成接线盒的光伏组件，其中：

所述接线盒内部配置有参数检测模块，参数检测模块用于监测对应的一个所述光伏组件的工作参数，并且所述工作参数至少包括电压和/或电流。

上述的集成接线盒的光伏组件，其中：

所述接线盒还配置有用于接收断开光伏组件的关断指令或者接入光伏组件的接入指令的通信模块，通信模块的通信模式包括电力线载波通信或无线通信。

上述的集成接线盒的光伏组件，其中：

所述接线盒还配置有用于发送所述工作参数的通信模块，通信模块的通信模式包括电力线载波通信或无线通信。

上述的集成接线盒的光伏组件，其中：

损坏的所述接线盒基于可分离的方式从所述光伏组件上拆卸下来，该损坏的所述接线盒与所述光伏组件之间的线缆被剪断，新的其他所述接线盒组通过布置在剪断处的接头再与所述光伏组件进行电气连接。

本申请还公开另一种集成接线盒的光伏组件，其中：

所述接线盒只配备有两个连接器，且所述接线盒与所述光伏组件之间不通过连接器进行电气连接而是直接通过线缆进行电气连接，多个所述光伏组件被串联连接时：

任一所述光伏组件的所述接线盒用一个连接器与前一个相邻的所述光伏组件的所述接线盒对接、用另一个连接器与后一个相邻的所述光伏组件的所述接线盒对接。

上述的集成接线盒的光伏组件，其中：

所述接线盒内部配置有关断装置，多个所述光伏组件串联成组串：

关断装置用于将对应的一个所述光伏组件从组串上断开或者将处于断开状态的一个所述光伏组件重新恢复接入到组串中。

上述的集成接线盒的光伏组件，其中：

所述接线盒内部配置有参数检测模块，参数检测模块用于监测对应的一个所述光伏组件的工作参数，并且所述工作参数至少包括电压和/或电流。

在本申请的集成接线盒的光伏组件中：接线盒可认为是半集成式的，商家在光伏组件出厂时主动为光伏组件配备接线盒，电站的业主不必再额外配备接线盒，接线盒使用了长度更短的线缆和数目更少的连接器或接头，比传统方案具有明显的成本优势。另外接线盒内部可设置有用于监测光伏组件的工作参数的参数检测模块，接线盒还可将对应的光伏组件从组串上断开或者将处于断开状态的光伏组件重新恢复接入到组串中，换而言之接线盒是智能型的光伏接线盒，业主可便捷的监控或管理光伏组件。

附图说明

为使上述目的和特征及优点能够更加明显易懂，下面结合附图对具体实施方式做详细的阐释，阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本申请的特征和优势将显而易见。

图1是光伏组件以串联的方式为母线供电而且母线上设有能量收集装置。

图2是自身带有两个连接器的光伏组件与带有四个连接器的光伏接线盒。

图3是自身不带任何连接器的光伏组件与带有两个连接器的光伏接线盒。

图4是带有两个连接器的光伏接线盒将光伏组件串联连接起来的实施例。

图5是通过智能型的半集成式光伏接线盒来将光伏组件串联连接到母线。

图6是通过配备有数据采集模块的光伏接线盒来将光伏组件连接到母线。

图7是通过配备有快速关断装置的光伏接线盒来将光伏组件连接到母线。

图8是损坏的那些接线盒基于可分离的方式从相应光伏组件上拆卸下来。

具体实施方式

下面将结合各实施例，对本实用新型的方案进行清楚完整的阐述，所描述的范例仅是本申请用作叙述说明所用的实施例而非全部实施例，基于该等实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的方案都属于本申请的保护范围。

参见图1，在光伏发电领域光伏组件即光伏电池是发电的核心部件，太阳能电池板在主流技术方向上分为单晶硅电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池等。大型集中式光伏电站采用的光伏组件的数量庞大，而小规模的分布式户用型小型电站采用的光伏组件的数量则相对较少。硅基材光伏组件在本领域要求的使用年限高达二十多年寿命，所以对光伏组件的实时性和持久性监控是必不可少的。很多内部因素和外部因素都会导致光伏组件的发电效率低下，譬如光伏组件自身之间的制造差异或安装差异或阴影遮挡或最大功率追踪适配度等因素都会引起组件P1-PN转换效率降低。

参见图1，以常见的阴影遮挡为例，如果部分光伏组件被云朵或建筑物或树影或污染物等类似物遮挡之后，这部分光伏组件就会由电源变成负载而不再产生电能，光伏组件在热斑效应严重的位置局部温度通常较高，甚至超过150摄氏度从而导致组件局部区域烧毁或形成了暗斑、焊点融化、封装体老化、玻璃炸裂以及腐蚀等永久性的破坏，给光伏组件的长期安全性和可靠性造成极大地隐患，所以避免光伏组件之间的不匹配显得尤为重要，而及时发现故障和定位故障则更为重要。

参见图1，在光伏组件的安全管理方法方面：多个光伏组件P1-PN以串联的方式向母线供电且假设母线包括正母线B1和负母线B2，诸多光伏组件P1-PN串联的一个电池组串的正极被耦合到前述正母线B1，以及与此对应诸多光伏组件P1-PN串联的一个电池组串的负极被耦合到前述负母线B2。例如图5每个光伏组件配备光伏接线盒，光伏接线盒在光伏系统中的主要作用是将光伏组件产生的电力能源与电力母线进行连接，而且允许光伏接线盒在某些场合带有旁路二极管，当光伏组件产生发生异常时譬如发生热斑效应就可以通过光伏接线盒的旁路二极管将异常光伏组件旁路掉。

参见图1，常用电力设备使用的能量收集装置除了逆变器INVT之外，还允许是其他能量收集装置：典型的例如是可以对光伏组件的能量进行汇聚的汇流箱等，能量收集装置也允许是为储蓄电池进行充电的各类充电器或升降压转换器等。

参见图2，在光伏组件和接线盒之间相互耦接的一种方案中，光伏组件PK的适配光伏接线盒JK通常带有四个连接器或接头(例如MC4等插接头)：光伏组件PK自身按照惯例已配置有连接器S1如插座以及连接器L1如插头；与此同时，光伏组件PK的适配光伏接线盒JK具连接器S2如插座-连接器L2如插头、连接器S3如插座-连接器L3如插头等四个通用光伏连接器。连接器是一种连接电气端子从而形成电路的耦合装置，借助于连接器可以实现光伏组件、电线、电缆、印刷电路板和电子元件之间的连接。

参见图2，光伏组件PK和接线盒JK之间的电气连接方式为：光伏组件PK的插座式连接器S1与接线盒JK的插头式连接器L2对接或插接，与此同时光伏组件PK的插头式连接器L1与接线盒JK的插座式连接器S2对接或插接。

参见图2，光伏组件PK的正极、负极分别电连接到连接器L1、连接器S1。或者相反光伏组件PK的负极、正极分别电连接到连接器L1、连接器S1。

参见图2，线缆C1将光伏组件PK的负极电连接到连接器S1，线缆C2将光伏组件的正极电连接到连接器L1，这是一种可选实施例。

参见图2，线缆C2将光伏组件PK的负极电连接到连接器L1，线缆C1将光伏组件的正极电连接到连接器S1，这是一种替代实施例。

参见图2，接线盒JK的连接器L3和连接器S3分别表征着光伏组件PK的正极和负极或者是相反，连接器L3和连接器S3分别表征着光伏组件PK的负极和正极。

参见图3，在光伏组件和接线盒之间相互耦接的替代方案中，光伏组件PK的适配光伏接线盒JK仅仅带有两个连接器或接头(例如MC4等插接头)：光伏组件PK本身按照本实施例的要求没有单独配置任何额外连接器或接头；与此同时，光伏组件PK的适配光伏接线盒JK具连接器S3如插座-连接器L3如插头等两个光伏连接器。

参见图3，光伏组件PK内部的电池串不使用连接器、直接通过线缆C1/C2等电气连接到接线盒JK处。譬如以光伏组件PK上布置的第一至第三合计三个电池串为例来阐释本发明的发明精神，注意这里光伏板上电池串的具体数量仅仅是便于我们叙述，而不代表本发明仅仅受限于所列的具体数量。正整数K和N满足1≤K≤N。

参见图3，设光伏组件PK第一个电池串具第一等效阳极和第一等效阴极。相同的道理设第二个电池串具有第二等效阳极和第二等效阴极、第三个电池串具有第三等效阳极和第三等效阴极。则光伏组件PK中三个电池串的串联关系满足：第一个电池串第一等效阴极与第二个电池串第二等效阳极互连(接线盒JK内可互连)、第二个电池串第二等效阴极与第三个电池串第三等效阳极互连(接线盒JK内可互连)。从整体上审视光伏组件可认为第一个电池串的第一等效阳极是光伏组件PK的正极、第三个电池串的第三等效阴极是光伏组件PK的负极。电池串(cell-string)是光伏组件的基本光电单元。

参见图3，每个电池串通常还配置有旁路二极管：例如第一个电池串的第一等效阳极与第一等效阴极间有旁路二极管(布置在接线盒JK内)、第二个电池串的第二等效阳极与第二等效阴极间有旁路二极管(布置在接线盒JK内)、第三个电池串的第三等效阳极与第三等效阴极间有旁路二极管(布置在接线盒JK内)。这是光伏组件内部的电池串不使用连接器而直接通过线缆电气连接到接线盒的可选的具体实施例。

参见图3，在电池串工作正常时，这些旁路二极管被反偏，但是当其中一个电池串中的某些光伏电池被物理创伤损坏或被遮光时，该电池串会发生所谓的热斑效应，受影响的电池片可能被置于反偏状态和消耗功率并引起过热。如果采用了二极管，对被遮挡的电池串而言绝大部分电流会流经和电池串并联的二极管，可以显著的降低热斑电池串的温度而防止整个光伏组件的损坏报废。

参见图3，光伏电池的利用率主要受两方面的影响：光伏电池的内部特性；光伏电池的周边使用环境如阳光辐照度、负载状况和温度条件等。在不同的外界条件下，光伏电池可以运行在不同且唯一的最大功率点(Maximum Power Point)上。因此对于光伏电池的发电系统来说，应当寻求任何光照条件下光伏电池的实时最优状态，从而最大限度地将光能转化为电能。例如针对图1的光伏组件而言，优化和跟踪光伏电池的最大功率点的手段是优化光伏组件整体性的输出电压和输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。同样允许光伏接线盒具有功率优化功能。

参见图3，接线盒JK与光伏组件PK以可分离的方式进行组装，接线盒与光伏组件的组装方式包括粘贴安装、卡扣固定、螺丝固定等。例如接线盒与光伏组件可利用粘结剂相互粘合起来。再如光伏组件上布置有卡子而接线盒上布置有卡扣孔并且卡子可以卡位固持在卡扣孔上。另外最直接的是利用螺丝将接线盒固定到光伏组件上。甚至还可以利用带有钩带和绒带的搭扣将接线盒与光伏组件的组装起来，钩带和绒带复合起来略加轻压就能产生较大的扣合力和撕揭力。可分离的接线盒JK便于从光伏组件PK上拆卸。

参见图3，接线盒JK配备一对连接器L3/S3，多个光伏组件串联时：任一光伏组件的接线盒用一个连接器与前一个光伏组件的接线盒对接、用另一连接器与后一个光伏组件的接线盒对接。可结合图1的实施例。

参见图4，多个光伏组件P1-PN串联时：任一光伏组件PV的接线盒JK用其两个连接器中的一个连接器S3与前一个光伏组件PK+1的接线盒JK+1对接、以及用其两个连接器中的另一连接器L3与后一个光伏组件PK-1的接线盒JK-1对接。

参见图4，接线盒JK的连接器S3如插座与接线盒JK+1的连接器L3如插头进行电气连接或插接，接线盒JK的连接器L3如插头与接线盒JK-1的连接器S3如插头进行电气连接或插接。依此类推将所有光伏组件P1-PN串联连接起来，1≤K≤N。

参见图5，设光伏组件P1配备光伏接线盒J1。在本实施例中，下文介绍光伏接线盒是智能接线盒且光伏组件P1正极被光伏接线盒J1连到正母线B1，按照光伏接线盒的电气连接功能还有光伏组件P1负极被光伏接线盒J1连接到P2正极。

参见图5，光伏组件P2的正极被光伏接线盒J2连到P1负极，按照光伏接线盒的连接功能还有光伏组件P2的负极被所述光伏接线盒J2连到P3正极。同理光伏接线盒实现电气连接则光伏组件P3的正极被所述光伏接线盒J3连到P2负极，按照光伏接线盒的电气连接功能光伏组件P3的负极被所述光伏接线盒J3连到P4正极。依此类推，诸多光伏组件串联连接形成了一个能提供较高电压水准的电池组串。介于光伏组件与母线之间的连接器即光伏接线盒(PV junction box)又称太阳能接线盒。

参见图5，光伏组件PN配备光伏接线盒JN。在本实施例中，设光伏接线盒是智能接线盒且光伏组件PN的正极被该光伏接线盒JN连接到PN-1负极，按照光伏接线盒的连接功能且光伏组件PN的负极被该光伏接线盒JN连接到负母线B2。籍此可知不同的光伏组件是串联关系而且不同的接线盒亦是串联关系，其中N是大于1的正整数。

参见图1，在可选的实施例中，其中可由多个电池组串并联连接并且每个电池组串均包括串联连接起来的多个光伏组件P1至PN，每个光伏组件皆配置有一个接收其输出功率的连接设备，如光伏组件P1配置有一个接收该P1输出功率的该接线盒J1，再譬如其他的光伏组件PN配置有一个接收PN输出功率的该接线盒JN。任意一电池组串下的多个光伏组件例如P1至PN对应的一系列接线盒J1至JN通过线缆相互串联连接，这里的线缆通常是导电线缆或称之为电力线或供电线等。在本实施例中，设连接设备J1的正输出端连到正母线B1而该接线盒JN的负输出端连接到负母线B2。各个光伏组件的输出功率被它们各自对应的连接设备执行功率变换或不执行功率变化后，多个光伏组件的输出功率汇聚在一起再由串联的连接设备送给上文提及的能量收集装置。

参见图5，第一级光伏组件P1之分电压为D1。类似的第二级光伏组件P2输出的分电压记为D2。依此类推，第N级光伏组件PN输出的分电压为DN。任意某组光伏组件能提供的总的母线电压通过计算大约得到V_S等于D1+D2+D3+…DN。多级光伏组件各自的输出电压相互叠加至母线上，供给母线的电压较之单个光伏组件要高得多。

参见图5，第一级光伏组件P1之分功率为Q1。类似的第二级光伏组件P2输出的分功率记为Q2。依此类推，第N级光伏组件PN输出的分功率为QN。任意某组光伏组件能提供的总的母线功率通过计算大约得到Q_S等于Q1+Q2+Q3+…QN。多级光伏组件各自的输出功率相互叠加至母线上，供给母线的功率较之单个光伏组件要高得多。

参见图5，该接线盒J1在本实施例中使用光伏接线盒。所以光伏组件P1输出给线缆的分电压D1可由该接线盒J1的输出电压来表征，及光伏组件P1输给线缆的支路电流由该接线盒J1所输出的电流I1来表征。该接线盒JN亦如此譬如光伏组件PN输出给线缆的分电压DN可由该接线盒JN的输出电压表征，光伏组件PN输出给线缆的支路电流由该接线盒JN所输出的电流IN来表征，这是接线盒的特性。线缆有时称母线。

参见图5，在可选的实施例中，与电池组串的多个光伏组件例如P1至PN相对应的诸多的接线盒例如J1至JN设为串联，受监控的光伏组件H1配置的该接线盒J1的输出电流表征光伏组件P1供给线缆的支路电流I1，及光伏组件P2配置的该接线盒J2的输出电流表征光伏组件P2供给线缆的支路电流I2，光伏组件PN配置的该接线盒JN的输出电流表征光伏组件PN供给线缆的支路电流IN，依此类推。

参见图5，设接线盒具有电压转换器例如多级光伏组件P1-PN中的每一个光伏组件均配置有一个电压转换器，与此同时要求该些多级光伏组件P1-PN所对应的多个电压转换器的输出功率相互叠加到直流母线上并藉此作为母线功率。此时多个电压转换器是相互串联连接的关系。该接线盒J1如电压转换器将从与之对应的光伏组件P1撷取到的电能转成自身输出功率，该接线盒J1如电压转换器还将与之对应的光伏组件P1的初始电压执行升压或降压或升降压等处理后再予以输出。电压转换器即DC/DC转换器可以是升压型的电压转换器或升压型开关电源、降压型的电压转换器或降压型开关电源、升降压型的电压转换器或升降压型的开关电源。此接线盒具升压或降压的电压调节功能。按照相同的道理可知余下的其它的接线盒JN如电压转换器将从与之对应的光伏组件PN撷取的电能转成自身输出功率，该接线盒JN如电压转换器还将与之对应的光伏组件PN的初始电压执行升压或降压或升降压等处理后再予以输出。电力设备用逆变器INVT可将母线上的直流电逆变转换成所需的交流电，注意电力设备还有多种其它的备选范例。

参见图5，此接线盒是对组件的初始电压执行电压转换的电压转换器。在串联关系中第一级光伏组件P1提供给线缆的分电压由该接线盒J1的输出电压D1来表征及第一级光伏组件提供给线缆的支路电流由该接线盒J1输出的电流I1表征。输出电压D1是该转换器也即该接线盒J1执行升压或降压等转换后所输出的电压。该接线盒J1在本范例当中是用于对光伏组件P1的初始电压执行电压转换的电压转换器。本例输出电压D1既可以比对应的光伏组件P1输出的初始电压高又可比光伏组件P1输出的初始电压低。电压转换器的一组输出端也即该接线盒J1的正输出端和负输出端之间往往连接有电容，以保障电压转换器的输出电压较为平缓和减少纹波。此处的该接线盒或下文的连接设备的正输出端和负输出端分别可以用术语第一输出端和第二输出端替代。

参见图5，此接线盒是对组件的初始电压执行升降转换的电压转换器。在串联关系中最末级光伏组件PN供给线缆的分电压由该接线盒JN的输出电压DN来表征及最末级光伏组件提供给线缆的支路电流由该接线盒JN输出电流IN来表征。输出电压DN是该转换器即该接线盒JN执行升压或降压等转换后所输出的电压。该接线盒JN在本范例中是用于对光伏组件PN的初始电压执行电压转换的电压转换器。本例中输出电压DN既可以比对应光伏组件PN输出的初始电压高又可以比光伏组件PN输出的初始电压低。

参见图1，由多个电池组串并联连接并且每个电池组串均包括由线缆串联连接起来的多个光伏组件，例如图中的上半部分展示的第一个电池组串包括由线缆串联连接起来的多个光伏组件P1至PN，图下半部分展示的第二个电池组串包括由线缆串联连接起来的多个光伏组件P1至PN。实际上更多的并联式电池组串并没有展示在图中。

参见图6，数据采集模块用于采集光伏组件的一项或者多项目标数据。数据采集模块采集的目标数据如包括光伏组件的初始电压和初始电流、包括该接线盒输出给母线的输出电压或输出电流。数据采集模块可使用业界惯用的电压检测器VT或电压传感器等类似的电压检测模块来侦测光伏组件的初始电压、惯用的电压检测器VT或电压传感器等类似的电压检测模块来侦测该接线盒的输出电压。可使用电流检测器CT或电流传感器等类似的电流检测模块来侦测光伏组件的初始电流、可使用电流检测器CT或电流传感器等类似的电流检测模块来侦测该接线盒的输出电流。光伏组件的初始电压和初始电流是输给该接线盒的而该接线盒的输出电压和输出电流是输送给线缆的。数据采集模块也可以包括温度传感器以用于监测光伏组件所处的环境温度、或者包括光照辐射度测量仪以用于监测光伏组件所处的周边环境的太阳光照的有效照度。目标数据亦可称为工作参数，其数据类型包括但不限制于光伏组件的电压、电流、温度、输出功率、有效光照辐射等。数据采集模块的其他用语包括参数检测模块或目标参数检测模块或工作参数检测模块等。

参见图6，在任一电池组串中多次测量光伏组件P1-PN的目标数据，例如某个电池组串测得光伏组件P1的目标数据R1、光伏组件P2的目标数据R2，依此类推某个电池组串测得了光伏组件PN的目标数据RN等。以光伏组件PN为例：RN包括了这个光伏组件的电压、电流、温度、输出功率、有效光照辐射等。其中电压和电流的测量值相乘就是光伏组件的功率，所以采样的电压和电流等效于测得光伏组件PN功率值。特殊情况是如果去测量光伏组件PN对应的该接线盒JN的输出电压和输出电流，该输出电压和输出电流相乘仍然等于光伏组件的功率值，这属于间接测量。

参见图6，在电池组串中多次测量各个光伏组件P1-PN的功率值及电压值。

参见图6，在某一个时刻测得：光伏组件P1的电压值D1和功率值Q1、以及测得光伏组件P2电压值D2和功率值Q2、光伏组件P3的电压值D3和功率值Q3、依此类推光伏组件PN电压值DN和功率值QN。电压值是直接测量所得，功率值是测得的电压值和电流值相乘所得，功率值计算由本地该接线盒实施或远距离的其他设备实施。后续的功率值求和或者电压值求和同样可由本地该接线盒实施或远距离的其他设备实施。

参见图6，该接线盒J1至JN包括上文提及的电流检测器CT或电流传感器等类似的电流检测模块来侦测光伏组件或该接线盒的输出电流。譬如在任一电池组串中测量出每个受监控的光伏组件例如P1提供给线缆的支路电流I1，因光伏组件P1并不是直接和线缆相连而是通过该接线盒J1和前述线缆间接性的相连接，则光伏组件P1提供给线缆的支路电流可以通过该接线盒J1的输出电流I1来予以表示。其光伏组件P1的初始电流和初始电压是输送给该接线盒J1及由后者接收P1输出功率。再如这个电池组串当中测量出每个受监控的光伏组件例如PN提供给线缆的支路电流IN，因光伏组件PN不是直接和线缆相连接而是通过该接线盒JN和该线缆间接性的相连接，则光伏组件PN提供给线缆的支路电流可以通过该接线盒JN的输出电流IN来予以表示。光伏组件HN的初始电流和初始电压是输送给该接线盒JN并由后者接收PN输出功率。当然也可以直接测量光伏组件正负极的输出电流而不间接性的测量该接线盒的输出电流。

参见图6，该接线盒J1至JN包括上文提及的电压检测器VT或电压传感器等类似的电压检测模块来侦测光伏组件或该接线盒的输出电压。譬如在任一电池组串中测量出每个受监控的光伏组件例如P1提供给线缆的输出电压D1，注意光伏组件P1并不是直接和线缆相连而是通过接线盒J1和前述线缆间接性的相连接，那么光伏组件P1提供给线缆的输出电压可通过该接线盒J1的输出电压D1予以表示。当然也可以直接测量光伏组件正负极的的输出电压而不间接性的测量该接线盒的输出电压。

参见图6，该接线盒JN包括了控制器U1。当前诸多类型的控制器U1自带有可收集前述目标数据的数据采集模块。例如控制器U1也可称为微处理器且允许它自带温度传感器或电压电流检测模块等功能。倘若控制器U1不带有数据采集模块则可为其配置额外的数据采集模块来收集目标数据。通常控制器U1获知了目标数据等参数信息后就可以通过控制配套的通信模块T1将目标数据予以发送出去。通信模块T1之通信机制包括有线通信和无线通信两大类型：例如可采用WIFI、ZIGBEE、433MHZ通信和红外或蓝牙等一切现有的无线通信等方案，还例如刻意采用电力线载波通信PLC的方案。

参见图6，在光伏发电领域，例如在本申请的可选实施例中的通信模块T1包括电力线载波调制器，载波调制器是以电力线载波的方式传输目标数据给数据接收方。如图所示的耦合元件10将电力线载波调制器发出的电力线载波耦合到母线上，耦合元件10譬如是带有原边副边绕组的变压器或者譬如是带有耦合线圈的信号耦合器。耦合变压器的使用方法例如可将电力线载波输送到原边绕组上而副边绕组则可连接在母线或母线支路上作为母线的一部分，载波通过原边和副边的耦合作用而传递到到母线上。带有磁环和耦合线圈的信号耦合器的典型使用方法例如还可将母线或母线支路直接穿过信号耦合器的绕有耦合线圈的磁环，电力线载波被输送到耦合线圈上即可从电源母线感应到从而可实施非接触式的信号传递。总而言之，耦合元件可采用现有技术公开的所有信号耦合方案：注入式电感耦合器技术、电缆卡接式电感耦合器技术和可切换全阻抗匹配的电缆卡接式电感耦合器等都是本申请的可选方案。总的原则是控制器将目标数据或曰工作数据输送给通信模块并由通信模块通过有线或无线手段传给数据接收方。

参见图6，控制器U1可以集成通信模块T1或者通信模块T1作为分立器件，是指控制器和通信模块可集成在同一半导体芯片上或控制器和通信模块分别各自集成在不同的半导体芯片上。控制器还允许通过软件编程的方式等效实现通信模块的通信功能。

参见图6，关于有线通信和无线通信，考虑到光伏组件所处的地理环境是建筑物屋顶或荒漠地带或荒郊野岭等较为恶劣的位置，无线通信通常会带来较高的额外开支成本并且在持久性的可靠性方面也处于劣势，毕竟光伏组件的普遍寿命高达二十多年，所以主节点和从节点以及从节点和从节点之间的通信采用电力线载波是较佳的选择方案。而且允许不同的该接线盒发出的电力线载波信号的频率也不同。

参见图6，终端设备RE包括一个控制器U2和通信模块T2，还允许带有配套的用于从母线处感应电力线载波信号的载波信号耦合元件20，注意该接线盒是在光伏组件处将电力线载波信号发送和加载到母线或线缆上，终端设备是感应和扑捉从线缆返回至终端设备处的电力线载波信号。通信模块及耦合元件有时候集成在一起，如它们包括罗氏空心线圈传感器或高频传感器、编解码器或分流器等类型中的任意一种。值得阐明的是该接线盒也和这里终端设备一样：具备有线或者无线通信的数据接收功能。同样如此的是终端设备也和前文该接线盒一样：具备有线或者无线通信的数据发送功能。例如终端设备主动轮询不同的各个接线盒并要求各个接线盒收到轮询信号时，务必将自身采集和保存的目标数据返回给该终端设备，终端设备相当于一个主节点而各个接线盒相当于从节点。该接线盒在本范例中是以光伏接线盒作为可选范例来阐释和说明，当然该接线盒和终端设备在前文具备的有线通信功能和无线通信功能同样适用于本范例。

参见图6，控制器U2可以集成通信模块T2或者通信模块T2作为分立器件，如指控制器和通信模块可集成在同一半导体芯片上或控制器和通信模块分别各自集成在不同的半导体芯片上。终端设备还可称作控制设备或数据接收设备。终端设备可采用手机类的移动设备或终端设备直接固定在母线上或被集成到逆变器/汇流箱内部。

参见图6，如果是直接使用无线通信，那么通信模块T2不必再使用载波信号耦合元件而是使用更行之有效的2G/3G/4G/5G等类似的通信手段。

参见图6，终端设备RE和一系列的接线盒J1至JN建立通信机制后，每个光伏组件提供给线缆的支路电流由其配置的该接线盒发送给终端设备RE，终端设备RE的核心任务之一是判断各个光伏组件处是否发生了故障或者判断逆变器的效能情况。

参见图6，光伏组件P1提供给线缆的支路电流如I1由其配置的该接线盒J1发送给该终端设备RE。光伏组件P2提供给线缆的支路电流如I2由其配置的该接线盒J2发送给该终端设备RE。光伏组件PN提供给线缆的支路电流如IN由配置的该接线盒JN发送给该终端设备RE。终端设备RE可使用移动终端设备(手机或平板电脑等)或者是专业用于监控光伏组件工作状态的监控器(Photovoltaic monitor)。

参见图6，接线盒以数据采集功能为例。数据采集功能替换成将光伏组件从线缆上断开或将处于断开的光伏组件重新恢复接入到线缆的关断装置亦可、数据采集功能替换成将光伏组件设在最大功率点的功率优化器亦可、数据采集功能替换成可对光伏组件的初始电压执行电压转换的电压转换器亦可。图6的技术方案适用于图7至图8的范例。

参见图7，属高电压领域的光伏系统应符合电气安全规范。近年来美国及欧洲等国家出于安全考虑，在相关电气规范中逐步加入强制性要求。为此各国政府或相关机构分别出台相应的法规法则。基于电气强制规范，美国防火协会修改国家电气规范，规定住宅用的光伏发电系统当中：紧急情况发生时要求光伏发电系统交流并网端断开后，直流端电压最大不得超过八十伏。意大利安全规范告诫：消防员在建筑物带电压的情况下是绝对不被允许进行灭火操作的。德国也率先执行防火安全标准并且还明文规定：在光伏发电系统中逆变器与组件之间需要增加额外的直流电切断装置。光伏组件级的电力电子技术是实现组件级关断的主要方式，应用产品包括微型逆变器、功率优化器及智控关断器。微型逆变器的使用可从根本上消除光伏系统存在的直流高压，而光伏组件功率优化器及智控关断器则具有组件级关断功能。在紧急情况下安装有功率优化器或智控关断器的光伏系统能及时切断每块组件间的连接，消除阵列中存在的直流高压，实现组件级的快速关断。

参见图7，在支持光伏组件快速关断管理的关断装置中，以如图所示的可控制光伏组件是否被关断的该接线盒JN的关断功能为例。该接线盒JN的关断装置的电路期望实现的关断管理目标是判断光伏组件是否有必要及时关断：安装或内置于建筑物的光伏系统须包含快速关断功能，减少对应急处理人员的电击危险。尽管组件关断装置是以实现关断功能的组件关断装置为例来叙述说明，事实上组件关断装置在功能上至少集成了数据采集功能和组件关断功能。关于组件关断功能的解释：该接线盒JN的关断装置可以将与之相对应的光伏组件PN从线缆断开并不向母线供电，该接线盒JN的关断装置或将处于断开状态的光伏组件PN重新恢复接入到线缆上而再次向母线供电。譬如设该接线盒J1的正输出端连正母线B1而该接线盒JN的负输出端连到负母线B2。以及串联的一系列接线盒中后一个该接线盒的正输出端连接到相邻前一个该接线盒的负输出端，或者多级该接线盒中后一级该接线盒的正输出端连接到相邻前一级该接线盒的负输出端，从而将多个该接线盒串联连接起来构成一个电池组串。电池组串中的每个光伏组件皆配置有一个接收其输出功率的该接线盒，例如电池组串中的任意一个光伏组件PN皆配置有一个接收其PN输出功率的该接线盒JN，任一电池组串下的多个光伏组件P1至PN对应的多个该接线盒通过线缆相互串联如J1至JN串联。此处接线盒的连接关系适用图1-6的范例。

参见图7，该接线盒JN的正输出端(第一输出端)和负输出端(第二输出端)之间可以布置旁路二极管或互补开关。互补开关是与开关SW互补的开关：若开关SW接通那么它的互补开关就被关断以及开关SW关断那么它的互补开关就接通。布置旁路二极管或互补开关的意义是防止电池组串在该接线盒JN处形成断路。如果是光伏组件PN被关断那么该接线盒JN的旁路二极管或互补开关接通。如果光伏组件PN被重新恢复接入到线缆或曰重新恢复接入到电池组串中，则旁路二极管或互补开关被关断。

参见图7，该接线盒JN在光伏组件PN的负极与导电线缆间设置开关SW或替代性的在光伏组件PN的正极与导电线缆之间设置开关SW。该接线盒JN通过数据采集模块采集光伏组件的一项或者多项目标数据，若发现目标数据异常即可由控制器U1来控制以便将光伏组件PN予以关断，譬如由控制器U1来操作将开关SW关断，无论是光伏组件的初始电压或初始电流出现异常还是该接线盒输给线缆的输出电压或输出电流出现异常均可由控制器U1来驱动或控制开关SW予以关断。基于接线盒和终端设备RE之间建立的前述通信机制，若终端设备RE发给接线盒JN的指令包括关断指令，该接线盒在收到此类指令时也会主动驱动或控制开关SW予以关断。与此同时在其他的可选实施例中同样也支持关断管理，如支持光伏组件P1快速关断的该接线盒J1用于操作该光伏组件配置的关断开关SW的断开或导通，以控制光伏组件P1是否关断。依此类推其他的可选范例同样支持关断管理，如支持光伏组件P2快速关断的该接线盒J2用于操作该光伏组件配置的关断开关SW的断开或导通，以控制光伏组件P2是否关断。该接线盒在本范例中是以关断装置作为可选范例来阐释，当然该接线盒和终端设备在前文具备的有线通信功能和无线通信功能同样适用于本范例，该接线盒和终端设备均具备双向通信能力。关断装置将光伏组件从电池组串中移除或将处于移除状态的光伏组件重新恢复接入到电池组串。

参见图7，终端设备RE读取光伏组件P1-PN各自的目标数据如输给线缆的电压和输给线缆的支路电流的可选方式：由终端设备RE依次轮询诸多光伏组件P1-PN它们所对应的系列该接线盒J1-JN，当终端设备RE轮询到任意一个该接线盒如JN时，而被询问的该接线盒如JN需返回与之对应的光伏组件HN的目标数据给终端设备RE。现在举例来说明这种数据的读取方式：终端设备RE之控制器U2询问该接线盒如J1时则该被询问的该接线盒如J1之控制器U1需返回光伏组件P1的目标数据给控制器U2等。继续举例来说明这种数据的读取方式：终端设备RE之控制器U2询问该接线盒如J2时则该被询问的该接线盒如J2之控制器U1需返回光伏组件P2的目标数据给控制器U2等。总而言之这种数据读取可以认为是：由终端设备即主节点配置的控制器依次轮询各个该接线盒即从节点各自所配置的控制器，在终端设备轮询任意一个该接线盒时，被询问的该接线盒的控制器返回与之对应的一个光伏组件的目标数据如输给线缆的电压和输给线缆的支路电流给该接线盒配置的控制器。为了避免混淆可称该接线盒的控制器为第一控制器以及其通信模块可称为第一通信模块，与此同时，还可称终端设备的控制器为第二控制器以及其通信模块可称为第二通信模块。控制器的其他替代物是：现场可编程逻辑门阵列或复杂可编程逻辑器件或现场可编程模拟门阵列或半定制的ASIC或处理器或微处理器或数字信号处理器或集成电路或存储于存储器的软件固件程序等。前述轮询的数据读取方式除了适用于图示的光伏接线盒外还适用于关断装置或功率优化器或电压转换器等。

参见图7，替代范例中光伏组件P1-PN中的每一个配置有电压转换器，电压转换器又称为开关型调整器而且以降压转换电路、升压转换电路、升降压转换电路等开关电源电路拓扑最为常见。该接线盒JN之控制器U1往往被设计成驱动芯片的形式，控制器驱动电压转换器或转换电路将从光伏组件P1吸取到的输入电压转换成输出电压，电压转换器又称为功率级电路而控制器U1则称电源控制器，控制器U1在业界最常见的就是管理开关电源的各类电源管理控制器或者电源管理芯片。本范例中允许接线盒JN将关断装置替换成电压转换器即关断功能替换成电压转换功能。电压转换单纯的只是对光伏组件的初始电压实现基本的降压转换或升压转换，例如将电压转换器的输出电压视为光伏组件的输出给母线的分电压，光伏组件初始电压输给接线盒，那么接线盒的输出电压就是光伏组件的初始电压进行降压或升压之后的电压。接线盒此时无需功率优化功能。

参见图7，在分布式或集中式光伏电站中值得关注的问题是：阴影遮挡造成众多光伏组件间的失配。问题还在于，光伏组件的电池输出特性体现在输出电压和输出电流与光强及环境温度等外部因素存在着密切的关联，外部因素的不确定性，导致最大输出功率和最大功率点的对应电压跟随外部因素的变化而变化。例如光伏组件输出的功率功率具有随机性和剧烈的波动性，而这种随机的不可控的特性，有很高的几率对电网造成较大的冲击而且也还可能对一些重要负荷运行造成负面的影响。基于这些疑虑，考虑外部因素而实现光伏组件最大功率点追踪是业界实现能量和收益最大化的核心目标。

参见图7，功率优化之常用的MPPT方法的原理及特点：如早期用于光伏组件的输出功率控制主要利用电压回授法Constant Voltage Tracking，这种跟踪方式忽略了温度对太阳电池的开路电压的影响，所以开路电压法和短路电流法被提出来了，它们的共性基本是非常近似的处理最大功率点。为了更精准的捕获最大功率点，扰动观察法和占空比扰动法甚至电导增量法等被提出来了。扰动观察法原理为测量当前阵列功率，然后在原输出电压上再增加一个小电压分量扰动，输出的功率情况会发生改变，测量改变后的功率并比较改变前后功率的大小即可知道功率变化的方向，如果功率增大就继续使用原扰动而如果减小则改变原扰动方向。占空比扰动工作原理为：光伏阵列和负载之间的接口通常采用脉冲宽度调制信号控制的电压变换器，从而可通过调整脉冲宽度调制信号的占空比来调节变换器的输入与输出关系，从而实现阻抗匹配的功能，因此占空比的大小实质上决定了光伏电池的输出功率的大小。电导增量法与前述扰动观察法可说是殊途同归，最大的差别仅仅在于逻辑判断式与测量参数，虽然增量电导法仍然是以改变光伏电池输出电压来达到最大功率点但是借着修改逻辑判断式来减少在最大功率点附近的振荡的现象，使其适应于日照强度和温度瞬息变化的气候。实际测量法、模糊逻辑法、功率数学模型、间歇扫描跟踪法以及最优梯度方法或三点重心比较法等属不太常用的最大功率点追踪法。藉此可以获悉在光伏能源业界使用的所谓MPPT算法是多样性的，本申请不再重复赘述。

参见图7，替代范例中光伏组件P1-PN中的每一个配置有电压转换器，但是此时的电压转换器不只是简单的电压转换，而是具备功率优化功能所以又称优化器。每个功率优化器用于将与之对应的光伏组件的初始电流和初始电压设置在最大功率点处。设定如图示的单个该接线盒J1的功率优化器将与之对应的光伏组件P1设在最大功率点，设定如图示的单个该接线盒J2的功率优化器将与之对应的光伏组件P2设在最大功率点，设定如图示的单个该接线盒JN的功率优化器将对应的一光伏组件PN设在最大功率点。功率优化器对光伏组件实现功率优化的作用，在本范例中该接线盒JN之控制器U1可用于操作功率优化器执行升压或降压或升降压等电压转换动作，目的是将光伏组件的初始电流和初始电压也即该接线盒的输入电压和输入电流设置成光伏组件PN的最大的功率点。所以该接线盒还可以具备功率管理功能以实现光伏组件发电效率的最大化。

参见图7，功率优化器是直流到直流变换的电压转换器，也是单组件级别的电池最大功率跟踪设备。功率优化器对单组件进行最大功率优化之后，汇集的总功率传输给逆变器进行直流电到交流电的转换，再供给本地使用或者直接并网。逆变器通常可以是无最大功率追踪的纯逆变设备或者配有二级最大功率追踪的逆变设备。主流的功率优化器主要的拓扑譬如采用常规的BUCK或BOOST或BUCK-BOOST或CUK电路架构等。

参见图7，光伏组件P1-PN以串联的方式向母线供电，在光伏组件P1-PN中的每个光伏组件处采集其输出给线缆的分电压。例如光伏组件P1可由该接线盒J1采集输出给线缆的分电压D1、光伏组件P2由该接线盒J2采集输出给线缆的分电压D2、依此类推还可知光伏组件PN由接线盒JN来采集其输出给线缆的分电压DN。任何一个光伏组件输出给线缆的分电压有可能是光伏组件自身的初始电压、但是也可能是通过该接线盒输出给线缆的输出电压。该接线盒J1将分电压D1发送给终端设备RE、该接线盒J2同样亦需要将其分电压D2发送给终端设备RE、及该接线盒J3需要将分电压D3发送给终端设备以及该接线盒JN需将分电压DN发送给终端设备RE。

参见图7，光伏组件P1-PN以串联的方式向母线供电，在光伏组件P1-PN中的每个光伏组件处采集其输给线缆的支路电流。例如光伏组件P1可由该接线盒J1采集输给线缆的支路电流I1、光伏组件P2可由该接线盒J2采集输给线缆的支路电流I2、依此类推可知光伏组件PN由接线盒JN采集其输出给线缆的支路电流IN。任何一个光伏组件输出给线缆的支路电流可能是光伏组件自身的初始电流、但是也可能是通过该接线盒输出给线缆的支路电流。接线盒J1将支路电流I1发送给终端设备RE、以及该接线盒J2同样亦需要将支路电流I2发送给终端设备RE、该接线盒J3需要将支路电流I3发送给终端设备以及还有接线盒JN需要将支路电流IN发送给终端设备RE。终端设备RE知晓了每个光伏组件提供给线缆的支路电流后，通过终端设备便可判断光伏组件的工作情况。

参见图7，可选实施例中，每个光伏组件配置的该接线盒将其分电压和支路电流发送给终端设备时，还在分电压和支路电流各自的数据上标记有时间戳，以标记出每一个目标数据的时间点。例如图5中的D1-DN等目标被标注时间戳或时间快照。

参见图7，工作参数表征着各光伏组件{P1、P2、…PN}的运行状况。考虑到光伏组件受光照强度和环境因素的影响较大：光伏组件的输出电流和电压天然存在不稳定性和瞬时变化特点，尤其是光伏逆变器本身的大量开关噪声辐射等影响下，导致总电流中和总电压中的谐波的含量会增多。以至于例如表象呈现电弧特征值出现的某些非故障电弧的信号增量往往会误判为直流电弧故障即坏弧。通常而言光伏发电系统受光照强度和环境温度等因素的影响较大，输出电流和电压的幅值天然的不稳定性体现在诸多方面，如阴影遮挡或光照的忽强忽弱都会产生电流和电压的瞬时变化，传统方法的弊端是很难区分电流和电压的变化是环境原因造成的还是故障所引起的变化。光照和环境及噪声与交流输出等电力系统的内禀运行环境都会在母线上引起脉动电流和脉动电压成分，母线上的总电流电压内寄生或曰混频有这类脉动电流电压成分就是引起系统监测误判的一大源头。

参见图3，光伏组件不匹配具有隐蔽性，许多太阳能发电系统可能忽略或毫不知情光伏组件的不匹配问题，导致能源浪费。不匹配的原因是多方面的，主要机理是电压和电流的组合不匹配造成的：局部异物遮蔽和飘动的云朵、附近物体的遮挡或表面污染及不同的安装倾角和安装朝向、老化和温度变化及其他因素、掠过的小鸟。光伏组件的不匹配会直接诱发光伏组件产生不平衡电量损失。光伏逆变器带有最大功率点追踪功能。

参见图5，因此所谓的接线盒{J1、J2、…JN}选自于：可将光伏组件接入电池组串的光伏接线盒、可将光伏组件从电池组串中移除或可将处于移除状态的光伏组件重新恢复接入到电池组串的关断装置、将光伏组件设置在其最大功率点的功率优化器、用于对光伏组件的初始电压执行电压转换的电压转换器中之一。数据采集、组件快速关断和功率优化及电压转换这些功能让非智能型接线盒变成智能型接线盒。

参见图5，接触不良、老化、短路等引起拉弧起火的事故越来越频繁，可见直流电弧故障检测在光伏系统中日益重要。直流电弧故障是电气类火灾的罪魁祸首，光伏系统一旦发生了直流电弧故障，由于没有过零点保护、且光伏组件在阳光照射下产生源源不断的能量则使系统的故障电弧存在稳定的燃烧环境。倘若不及时有效地采取措施，会产生数千度以上的高温现象并引发火灾，某些物质熔化甚至蒸发产生大量的有毒气体，进而危及人身生命安全和导致社会的经济遭受重大损失。监控组件工作参数显得尤为重要。

参见图5，需注意到电弧事件并不一定是危害度高的直流电弧故障。例如插拔开关或电机旋转等动作会使电力系统发生电弧，但这种电弧并不会持续存在而是是瞬时性的并且也不会负面影响系统和设备的正常工作，称这类电弧为好弧即正常电弧。而除正常电弧外因为线路短路、绝缘老化、线路接触不良等原因所引起并能够持续燃烧以及易引燃周围易燃物的电弧称为坏弧也即直流故障电弧。减少接头可以减少电弧的概率。

参见图5，若终端设备和各接线盒之间的通信模式采用电力线载波通信，则携带有分电压或分电流等目标数据的电力线载波信号会通过母线这种媒介来进行传播。光伏组件所提供的初始电压和电流受到光照辐射强度、环境温度、是否遮挡、遮挡程度、光伏组件自身的老化状态等综合因素的影响，而这些综合因素时时刻刻又是动态变化的。

参见图1，太阳能光伏电池是通过光电效应而把光能转化成电能的装置。太阳光照在半导体P-N结，形成新空穴-电子对。在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区以及电子由P区流向N区且接通电路后就形成电流。当前主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池等。因为单个太阳能电池的电流和电压都较小，所以需要将光伏电池通过串联和并联之后，获得较高的和较大的电流后才能被直接使用，多个光伏电池封装起来的器件叫光伏组件。光伏组件由盖板玻璃、胶质密封材料(例如EVA)、背板材料(例如常见的玻璃或TPE或TPT等)、边框和接线盒等必要部分组成。由于逆变器直流输入电压范围常规为300V-900V，需将多个光伏组件串联成组串，才能达到逆变器要求。

参见图1，接线盒是将太阳能电池片产生的电力与外部线路连接的器件。接线盒由这些部分组成：盒底、盒盖、旁路二极管等。串联支路中被局部遮蔽的太阳能电池将被当作负载消耗其他的太阳能电池所产生的能量，被遮蔽的太阳能电池此时会发热，这就是热斑效应而且热斑效应会严重破坏太阳能电池。旁路二极管可避免电池持续升温。常规的光伏组件不具备任何的检测功能，仅是电流汇集及旁路二极管的作用。光伏组件在使用中可能出现的主要问题有：隐裂、汇流条与焊带接触不良或断裂、接线盒散热不良、接线盒接线柱接触不良等。这些问题产生的原因有很多种，但是对电池组件的影响主要有发电效率降低和发热烧毁。正因为光伏组件没有检测电流和温度的措施，所以在使用中只能待问题发生后才能发现，不能提前采取措施来进行处理。

参见图1，由此可见已有的光伏组件具有以下缺陷：不能检测组件温度。当接线盒内部灌胶不足或接线柱接触不良时，对引起接线盒烧毁和组件烧毁。光伏组件的效率衰减过程无检测手段。光伏组件的衰减是个渐进的过程，接线盒不具备电流、电压的检测元件并且无法对组件进行检测，不能提前发现问题并进行处理。

参见图3，采用本申请的方案，单个接线盒的故障电弧点从约四个高风险点减少到约两个高风险点，通常连接器或插接头处的接触点是线路短路、绝缘老化、线路接触不良的风险高发位置。采用本申请的方案，还可以避免电力线载波信号的衰减，主因是接触阻抗随着连接器的使用数目减少而降低，连接器的接触阻抗仅是原来的一半。

参见图3，接触阻抗约是原来的二分之一。在电力线载波的通信阶段，由逆变器将直流侧的母线电压调节至比非通信阶段的电压低，那么电力线载波信号在串接有多个光伏组件的线缆上的穿透能力将大大增强。例如单独接触阻抗降低一项：电力线载波信号在单个光伏组件处的传播强度比用四个连接器的情况表面上至少要翻倍，而电力线载波信号在所有串接的光伏组件处也即组串处的传播强度比使用四个连接器的情况实际上至少要翻粗略的约2*N倍。倘若再叠加上将直流侧的母线电压调低的情况，同时考虑到母线及线缆的串级电流受串联光伏组件之间的相互掣肘，母线及线缆上数倍于工频的脉动功率及脉动电压将会弱化，又因接触阻抗的减少，那么线缆电阻损耗和介质损耗显著降低(籍此可抑制故障电弧和增加电力线载波信号的可通过性)，及防止直流侧脉动成分对电力线载波信号产生的干扰，避免出现信息丢失等。非通信阶段需调高或曰恢复母线电压，因为要满足交流电网的瞬时功率要求。

参见图3，关于线缆电阻损耗和介质损耗显著降低。是因为类似于脉动电流和脉动电压等脉动信号部分流过接触阻抗处时会产生附加的损耗，在脉动信号部分的频谱成分下线路阻抗会随着脉动信号的出现而增加。考虑集肤效应和邻近效应时，连接器的接触阻抗将会随着脉动信号的出现而增加，产生的附加损耗也越大。脉动部分和电力线载波信号交叠后会使连接器的各接触阻抗处的附加损耗呈指数级增长。光伏组件内部的电池串使用连接器而直接通过线缆电气连接到接线盒、脉动成分的弱化，会极大的改善此类问题。

参见图3，关于增加电力线载波信号的可通过性。首先是脉动部分在连接器接触阻抗上会产生压降，接触阻抗的阻抗变化会改变电力线载波信号的通过特性，电力线载波信号在经过每个接线盒的各处接触阻抗轻易就会让载波逐步衰减，脉动成分的弱化能较大程度的改善阻抗变化并增加电力线载波信号在各接触阻处的可通过性。另外脉动部分引起的阻抗电压畸变还会影响线路的电晕电压，其对电晕产生和熄灭水平的影响与脉动部分的大小程度因素有关。脉动部分是内禀天然存在的，脉动部分和载波信号重合时可能发生混合信号的电压有效值低于规范值但混合信号的电压峰值却超过规范值的情况，使线缆和母线等线路的电晕问题更为严重。这种具有较大迷惑性的情况还会进一步导致电力线载波信号能传播却无法正确解调或解码的异常等，相反的是，缩减插接头数目和弱化脉动成分可以减缓直流侧脉动成分对电力线载波信号产生的干扰，尽力避免出现信息丢失。

参见图8，接线盒JK实质上也属于损耗件，则损坏的接线盒PK基于可分离的方式从对应的一个光伏组件PK上拆卸下来，替换接线盒PK的可选模式为：可以利用电气安全的绝缘剪刀等将线缆C1/C2剪断，新的其他接线盒JK’通过布置在剪断处的插接头如数个连接器再与光伏组件PK进行电气连接。譬如线缆C1上呈现了叉符号的被剪断处的两个线缆端子位置分别安装连接器L5如插头和连接器S5如插座，L5和S5对接或相互插接即可将被剪断的线缆C1重新连接起来。再如线缆C2上呈现了叉符号的被剪断处的两个线缆端子位置分别安装连接器L4如插头和连接器S4如插座，L4和S4对接或相互插接即可将被剪断的线缆C2重新连接起来。损坏的接线盒与光伏组件之间的线缆被剪断且新的接线盒组通过布置在剪断处的接头再与光伏组件进行电气连接。图4和图2对比可发现单个接线盒的连接器使用数量合计减少四个且线缆减少长度最长柯达数米。

以上通过说明和附图的内容，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述申请内容提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言在阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应当看作是涵盖本实用新型真实意图和范围的全部变化和修正。权利要求书范围之内的任何和所有等价的范围与内容，都应认为属本实用新型的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

光伏组件内部的电池串不使用连接器、直接通过线缆电气连接到接线盒；

所述接线盒与所述光伏组件以可分离的方式进行组装；

所述接线盒配备一对连接器，多个所述光伏组件串联时：任一所述光伏组件的所述接线盒用一个连接器与前一个所述光伏组件的所述接线盒对接、和用另一个连接器与后一个所述光伏组件的所述接线盒对接。

2.根据权利要求1所述的集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

所述接线盒与所述光伏组件的组装方式包括粘贴、卡扣固定、螺丝固定中的一种。

3.根据权利要求1所述的集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

所述接线盒内部配置有关断装置，多个所述光伏组件串联成组串：

关断装置用于将对应的一个所述光伏组件从组串上断开或者将处于断开状态的一个所述光伏组件重新恢复接入到组串中。

4.根据权利要求1所述的集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

所述接线盒内部配置有参数检测模块，参数检测模块用于监测对应的一个所述光伏组件的工作参数，并且所述工作参数至少包括电压和/或电流。

5.根据权利要求3所述的集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

所述接线盒还配置有用于接收断开光伏组件的关断指令或者接入光伏组件的接入指令的通信模块，通信模块的通信模式包括电力线载波通信或无线通信。

6.根据权利要求4所述的集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

所述接线盒还配置有用于发送所述工作参数的通信模块，通信模块的通信模式包括电力线载波通信或无线通信。

7.根据权利要求1所述的集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

损坏的所述接线盒基于可分离的方式从所述光伏组件上拆卸下来，该损坏的所述接线盒与所述光伏组件之间的线缆被剪断，新的其他所述接线盒通过布置在剪断处的接头再与所述光伏组件进行电气连接。

8.一种集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

所述接线盒只配备有两个连接器，且所述接线盒与所述光伏组件之间不通过连接器进行电气连接而是直接通过线缆进行电气连接，多个所述光伏组件被串联连接时：

任一所述光伏组件的所述接线盒用一个连接器与前一个相邻的所述光伏组件的所述接线盒对接、用另一个连接器与后一个相邻的所述光伏组件的所述接线盒对接。

9.根据权利要求8所述的集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

所述接线盒内部配置有关断装置，多个所述光伏组件串联成组串：

关断装置用于将对应的一个所述光伏组件从组串上断开或者将处于断开状态的一个所述光伏组件重新恢复接入到组串中。

10.根据权利要求8所述的集成接线盒的光伏组件，其特征在于：

所述接线盒内部配置有参数检测模块，参数检测模块用于监测对应的一个所述光伏组件的工作参数，并且所述工作参数至少包括电压和/或电流。

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