電壓補(bǔ)償法增效型光伏匯流箱的制作方法
【專利說(shuō)明】電壓補(bǔ)償法増效型光伏匯流箱
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及的是太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及電壓補(bǔ)償法增效型光伏匯流箱。
【背景技術(shù)】
[0003]目前在國(guó)內(nèi)外大量使用的光伏電站組件中，以及在2015年上海舉辦的國(guó)際光伏產(chǎn)品博覽會(huì)上，都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)光伏匯流箱在設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有重大的突破，即使是號(hào)稱最新型的智能型光伏匯流箱，也都沒(méi)出現(xiàn)能提升光伏電池組發(fā)電效率的功能。現(xiàn)有幾乎所有的光伏發(fā)電用匯流箱都只是起到轉(zhuǎn)接和匯集光伏電池組串送出的直流電能，并通過(guò)匯流箱把十幾個(gè)光伏組串所發(fā)出的電能集中傳送到正負(fù)電流母排上，再送往逆變主機(jī)，匯流箱結(jié)構(gòu)基本上都是由光伏組串進(jìn)線端子、高壓熔斷器、防反二極管(有些匯流箱省去)、高壓斷路器、直流高壓防雷器、匯流母排及接線端子以及機(jī)箱殼體等部件組成，這些元件的組合并沒(méi)有線路電壓的補(bǔ)償功能，所以對(duì)提升光伏發(fā)電因端電壓不平衡而造成的效率損失是起不到任何作用的，且由于每個(gè)光伏組串中各電池板的所處位置及角度、表面臟污或受陰影遮擋等情況的差異，都會(huì)造成光伏組串輸出端電壓的各不相同，根據(jù)并聯(lián)電路兩端電壓完全相等的原則，直接并聯(lián)的后果是:輸出電壓低的電池組串其輸出電流一定會(huì)被輸出電壓高的電池組串回路給抑制了，其輸出電流就變得很小，嚴(yán)重影響發(fā)電效率的達(dá)標(biāo)。
[0004]對(duì)于電池組端電壓不平衡而造成光伏電站發(fā)電效率損失嚴(yán)重的現(xiàn)象，一些國(guó)外工程師的解決方案是:在單塊電池板上安裝具有升壓和恒壓作用的功率優(yōu)化器，或把普通光伏接線盒換成具有功率優(yōu)化的智能接線盒，使每塊光伏電池板輸出的端電壓都上升到一個(gè)固定的值，從而使各電池組串的端電壓基本相等，但通過(guò)DC-DC變換來(lái)升高輸出電壓，必然會(huì)使原先的輸出電流變小，因?yàn)橄鄬?duì)于一個(gè)指定的輸出功率，電壓與電流是一個(gè)乘積關(guān)系，提高電壓就會(huì)減小電流，如果要提升電流，則會(huì)減小輸出電壓。目前國(guó)內(nèi)也有一些公司在研發(fā)具有功率優(yōu)化功能的智能接線盒，雖然這種接線盒能對(duì)提升發(fā)電效率產(chǎn)生一定的效果，但必須對(duì)每塊電池組件都進(jìn)行改造，因此工程量大，智能接線盒用量大，而且單個(gè)的成本也是相當(dāng)?shù)母?，所以此方案的推廣有較大的局限性，目前在我們國(guó)內(nèi)還比較難以激起客戶的購(gòu)買愿望。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種新型的電壓補(bǔ)償法增效型光伏匯流箱還是很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種電壓補(bǔ)償法增效型光伏匯流箱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)便，成本低，在提高了光伏電站的整體發(fā)電效率的途徑上開(kāi)創(chuàng)了一中全新的解決方法，經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電效能的最大化提升，實(shí)用性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)適用、易于推廣使用
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):電壓補(bǔ)償法增效型光伏匯流箱，包括控制板、DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器、PffM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板、儲(chǔ)能電容器、防反二極管、補(bǔ)償電源防反二極管、電流采樣傳感器、高壓斷路器、防雷組件、進(jìn)線用接線端子座、高壓熔斷器、出線母排接線端子座和機(jī)箱外殼，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器的輸入電壓的正端引出線接高壓熔斷器至正極母排總線，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器的輸入電壓的負(fù)端引出線與負(fù)極母排總線連接，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器輸出電壓的正端引出線接補(bǔ)償電源防反二極管至正極母排總線，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器輸出電壓的負(fù)端引出線與PffM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板的輸入端連接，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器輸出電壓的正端與負(fù)端之間接有儲(chǔ)能電容器，正極母排總線與各電池組串正極進(jìn)線連接，各電池組串正極進(jìn)線上均連接有一路高壓熔斷器、防反二極管的串聯(lián)電路，PWM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板安裝在補(bǔ)償電壓源與每路電池板組串之間，PWM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板引出的多路負(fù)電壓輸出線接至高壓熔斷器與防反二極管之間的節(jié)點(diǎn)上，PffM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板與控制板連接，控制板上接有多個(gè)電流采樣傳感器，正極母排總線上接有防雷組件，正極母排總線與負(fù)極母排總線之間安裝有高壓斷路器；所述的控制板、DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器、PWM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板、儲(chǔ)能電容器、防反二極管、補(bǔ)償電源防反二極管、電流采樣傳感器、高壓斷路器、防雷組件、高壓熔斷器均安裝在機(jī)箱外殼中，正極母排總線、負(fù)極母排總線分別固定在機(jī)箱外殼端口的進(jìn)線用接線端子座、出線母排接線端子座上。
[0007]作為優(yōu)選，所述的控制板由電流采樣陣列模塊、CPU比例運(yùn)算控制模塊、調(diào)壓控制信號(hào)輸出模塊組成，電流采樣陣列模塊、CPU比例運(yùn)算控制模塊、調(diào)壓控制信號(hào)輸出模塊依次連接。
[0008]作為優(yōu)選，所述的電流采樣傳感器串接在每一路進(jìn)入?yún)R流箱的電池組串的負(fù)極進(jìn)線上，電流采樣傳感器采用霍爾型直流電流傳感器，每個(gè)霍爾型直流電流傳感器的信號(hào)輸出線均連接至控制板。
[0009]作為優(yōu)選，所述的機(jī)箱外殼上設(shè)置有作為普通匯流箱使用的應(yīng)急切換開(kāi)關(guān)，防止增效型匯流箱在電壓補(bǔ)償增效功能萬(wàn)一失效時(shí)依然能當(dāng)普通匯流箱使用。
[0010]作為優(yōu)選，所述的增效型匯流箱具有遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信功能，可以通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊或485數(shù)據(jù)通信線遠(yuǎn)程上傳接入?yún)R流箱的各電池組串的電流和電壓等數(shù)據(jù)功能，并可接收遠(yuǎn)程控制信號(hào)使其在增效匯流箱功能和普通匯流箱功能之間切換。
[0011]作為優(yōu)選，利用進(jìn)線分路的動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償技術(shù)，覆蓋到進(jìn)入增效型匯流箱的所有光伏電池組串進(jìn)線上，而對(duì)線路補(bǔ)償電壓的加入與否及補(bǔ)償電壓的大小，是根據(jù)對(duì)該組串電流的偵測(cè)后，在經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制板對(duì)該電流信號(hào)與各支路中的平均回路電流信號(hào)的比較運(yùn)算后控制調(diào)整的，而整個(gè)調(diào)整又是一個(gè)反復(fù)調(diào)節(jié)的漸變過(guò)程。
[0012]作為優(yōu)選，為防止線路電流的偵測(cè)和補(bǔ)償電壓的調(diào)節(jié)之間產(chǎn)生有害的過(guò)調(diào)性振蕩，對(duì)補(bǔ)償電壓的輸出高低采用了 PID調(diào)節(jié)算法來(lái)進(jìn)行控制。
[0013]本發(fā)明的有益效果:基本克服了在單一電池組串中出現(xiàn)兩塊以內(nèi)電池板發(fā)電效果不良而造成輸不出電流的問(wèn)題，通過(guò)電壓提升部件對(duì)此組串的電壓補(bǔ)償后，使得它的輸出電流達(dá)到各組串回路的平均值，從而使該組串中數(shù)十片電池板原來(lái)無(wú)法輸出的電能被全部挖掘出來(lái);采用增效型匯流箱，還可以達(dá)到用料最省(不必對(duì)每塊電池板進(jìn)行補(bǔ)償)，改造更方便(也適用于新建光伏電站)，只要投入一個(gè)增效匯流箱，就能同時(shí)解決數(shù)百塊電池板的發(fā)電優(yōu)化問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電效能的最大化提升。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0017]參照?qǐng)D1，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:電壓補(bǔ)償法增效型光伏匯流箱，包括控制板1、DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器2、PWM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板3、儲(chǔ)能電容器4、防反二極管5、補(bǔ)償電源防反二極管6、電流采樣傳感器7、高壓斷路器8、防雷組件9、進(jìn)線用接線端子座10、高壓熔斷器11、出線母排接線端子座12和機(jī)箱外殼13，控制板1、DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器2、PWM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板3、儲(chǔ)能電容器4、防反二極管5、補(bǔ)償電源防反二極管6、電流采樣傳感器7、高壓斷路器8、防雷組件9、高壓熔斷器11均安裝在機(jī)箱外殼13中，機(jī)箱外殼13端口的進(jìn)線用接線端子座10、出線母排接線端子座12上分別安裝有正極母排總線14、負(fù)極母排總線15，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器2的輸入電壓的正端引出線接高壓熔斷器11至正極母排總線14，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器2的輸入電壓的負(fù)端引出線與負(fù)極母排總線15連接，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器2輸出電壓的正端引出線接補(bǔ)償電源防反二極管6至正極母排總線14，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器2輸出電壓的負(fù)端引出線與PWM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板3的輸入端連接，DC-DC補(bǔ)償電源產(chǎn)生器2輸出電壓的正端與負(fù)端之間接有儲(chǔ)能電容器4，正極母排總線14與各電池組串正極進(jìn)線連接，各電池組串正極進(jìn)線上均連接有一路高壓熔斷器11、防反二極管5的串聯(lián)電路，PWM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板3引出的多路負(fù)電壓輸出線接至高壓熔斷器11與防反二極管5之間的節(jié)點(diǎn)上，PffM脈寬調(diào)壓型開(kāi)關(guān)陣列板3與控制板I連接，控制板I上接有多個(gè)電流采樣傳感器7，正極母排總線14上接有防雷組件9，正極母排總線14與負(fù)極母排總線15之間安裝有高壓斷路器8。
[0018]值得注意的是，所述的控制板I由電流采樣陣列模塊11、CI3U比例運(yùn)算控制模塊102、調(diào)壓控制信號(hào)輸出模塊103組成，電流采樣陣列模塊101、CPU比例運(yùn)算控制模塊102、調(diào)壓控制信號(hào)輸出模塊103依次連接。
[0019]值得注意的是，所述的電流采樣傳感器7串接在每一路進(jìn)入?yún)R流箱的電池組串的負(fù)極進(jìn)線上，電流采樣傳感器7采用霍爾型直流電流傳感器，每個(gè)霍爾型直流電流傳感器的信號(hào)輸出線均連接至控制板I。
[0020]此外，為防止線路電流的偵測(cè)和補(bǔ)償電壓的調(diào)節(jié)之間產(chǎn)生有害的過(guò)調(diào)性振蕩，所以對(duì)補(bǔ)償電壓的輸出高低采用了 PID調(diào)節(jié)算法來(lái)進(jìn)行控制。
[0021]本【具體實(shí)施方式】為防止增效型匯流箱在電壓補(bǔ)償增效功能萬(wàn)一失效時(shí)依然能當(dāng)普通匯流箱使用，在匯流箱電路中安裝有作為普通匯流箱使用的應(yīng)急切換開(kāi)關(guān)；同時(shí)增效型匯流箱具有遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信功能，可以通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊或485數(shù)據(jù)通信線遠(yuǎn)程上傳接入?yún)R流箱的各電池組串的電流和電壓等數(shù)據(jù)功能，并可接收遠(yuǎn)程控制信號(hào)使其在增效匯流箱功能和普通匯流箱功能之間切換。
[0022]本【具體實(shí)施方式】的設(shè)計(jì)思想就是采用對(duì)每一路電池組串進(jìn)入增效型匯流箱的線路上進(jìn)行電流偵測(cè)，經(jīng)智能主板對(duì)所有采樣信號(hào)進(jìn)行綜合運(yùn)算后，對(duì)各電流偏小的回路進(jìn)行合適的電壓補(bǔ)償，從而使各電流偏低的回路輸出電壓提升，使輸出電流與各回路的綜合平均電流相近或相等，以最經(jīng)濟(jì)可行和施工方便的技術(shù)產(chǎn)品的推出，來(lái)提升光伏電站系統(tǒng)的整體效率，在電池組串的匯集終端實(shí)現(xiàn)集中