一種增益型智能光伏匯流箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增益型智能光伏匯流箱，包括若干用于光伏輸入的光伏組件、若干最大功率點跟蹤模塊、若干短路保護模塊、一個用于將多路光伏輸入?yún)R集到一塊進而輸入一逆變器的匯流模塊、一個浪涌保護模塊；一個光伏組件、一個最大功率點跟蹤模塊與一個短路保護模塊依次連接后接入?yún)R流模塊；所述浪涌保護模塊連接于匯流模塊之后的光伏輸出線路上。通過上述方式，本發(fā)明提供的一種增益型智能光伏匯流箱，率先在原有光伏匯流箱的功能基礎(chǔ)上，將匯流、短路保護、浪涌保護、最大功率點跟蹤、通訊監(jiān)控各個功能按照各個功能模塊化設(shè)計，并集成到一起，大大提升了光伏電站發(fā)電效率、舉報增加光伏電站收益的功能。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光伏匯流箱，特別是涉及一種增益型智能光伏匯流箱。 一種增益型智能光伏匯流箱

【背景技術(shù)】
[0002] 早在1839年，法國科學(xué)家貝克雷爾（Becqurel)就發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不 同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為"光生伏特效應(yīng)"，簡稱"光伏效應(yīng)"。1954年， 美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了實用的單晶硅太陽電池，誕生了將 太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技術(shù)。20世紀70年代后，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，全球 能源危機和大氣污染問題日益突出，傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少。對環(huán)境造成的危害 日益突出的同時全球約有20億人得不到正常的能源供應(yīng)。這個時候，全世界都把目光投向 了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長遠的可持續(xù)發(fā)展，這之中 太陽能以其獨有的優(yōu)勢而成為人們重視的焦點。
[0003] 豐富的太陽輻射能是重要的能源，因為有著取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價 的特點，人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦時，假如 把地球表面0. 1%的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率5%，每年發(fā)電量可達5. 6 X 1012千瓦小時，相當(dāng) 于世界上能耗的40倍。正是由于太陽能的這些獨特優(yōu)勢，20世紀80年代后，太陽能電池的 種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場規(guī)模也逐步擴大。20世紀90年代后，光伏發(fā)電快速 發(fā)展，美國、德國、日本、中國、瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等各個國家紛紛出臺各種補 貼政策來促進光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。
[0004] 在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了減少太陽能光伏電池陣列與逆變器之間的連線經(jīng) 常使用到匯流箱。匯流箱的主要作用是對光伏電池陣列的輸入進行一級匯流，用于減少光 電池陣列接入到逆變器的連線，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護性。但是大多數(shù)匯流箱 基本只舉報簡單的匯流保護功能，該種方式效率損失比較大，不具備增加光伏電站收益的 功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種增益型智能光伏匯流箱，率先在原有光伏 匯流箱的功能基礎(chǔ)上，將匯流、短路保護、浪涌保護、最大功率點跟蹤、通訊監(jiān)控各個功能按 照各個功能模塊化設(shè)計，并集成到一起，大大提升了光伏電站發(fā)電效率、舉報增加光伏電站 收益的功能。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種增益型智能光伏 匯流箱，若干用于光伏輸入的光伏組件、若干用于精確跟蹤每路光伏輸入的最大功率點的 最大功率點跟蹤模塊、若干用于對每路光伏輸入進行短路保護的的短路保護模塊、一個用 于將多路光伏輸入?yún)R集到一塊進而輸入一逆變器的匯流模塊、一個對經(jīng)匯流模塊匯總后的 光伏輸出進行浪涌保護的浪涌保護模塊。
[0007] -個光伏組件、一個最大功率點跟蹤模塊與一個短路保護模塊依次連接后接入?yún)R 流模塊，從而多路光伏輸入分別經(jīng)最大功率點跟蹤模塊和短路保護模塊后輸入?yún)R流模塊。
[0008] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述增益型智能光伏匯流箱中還包含有監(jiān)控通訊模 塊，所述監(jiān)控通訊模塊對每一路光伏輸入和光伏輸出進行遠程監(jiān)控通訊。
[0009] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述增益型智能光伏匯流箱中還包含有供電模塊， 所述供電模塊與所述監(jiān)控通訊模塊和最大功率點跟蹤模塊相互連接；所述供電模塊從光伏 輸入側(cè)取電并轉(zhuǎn)變成最大功率點跟蹤模塊和通訊監(jiān)控模塊需要的工作電壓，從而實現(xiàn)對監(jiān) 控通訊模塊和最大功率點跟蹤模塊供電。
[0010] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述最大功率點跟蹤模塊中設(shè)置有最大功率點跟蹤 裝直。
[0011] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述最大功率點跟蹤裝置中包含有采樣供電模塊中 的電壓和電流的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和最大功率點跟蹤控制器，所述最大功率點跟蹤控制器得出 光伏輸入最大功率點，并給出控制信號。
[0012] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述短路保護模塊中包含有根據(jù)輸出電壓的狀態(tài)變 化判斷是否發(fā)生短路，當(dāng)短路時增益型智能光伏匯流箱內(nèi)的元件停止工作，從而實現(xiàn)短路 保護的短路保護電路。
[0013] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述浪涌保護模塊中包含有將電涌過電壓引入大地 的浪涌保護器。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：率先在原有光伏匯流箱的功能基礎(chǔ)上，將匯流、短路保護、 浪涌保護、最大功率點跟蹤、通訊監(jiān)控各個功能按照各個功能模塊化設(shè)計，并集成到一起， 大大提升了光伏電站發(fā)電效率、舉報增加光伏電站收益的功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它 的附圖，其中： 圖1是本發(fā)明的一種增益型智能光伏匯流箱一較佳實施例的電路原理圖； 圖2是本發(fā)明的一種增益型智能光伏匯流箱一較佳實施例的輔助電路原理圖； 圖3是本發(fā)明的一種增益型智能光伏匯流箱最大功率點跟蹤裝置一較佳實施例的系 統(tǒng)框圖； 圖4是本發(fā)明的一種增益型智能光伏匯流箱短路保護電路一較佳實施例的電路圖。
[0016] 附圖中各部件的標(biāo)記如下：1、光伏組件；2、最大功率點跟蹤模塊；3、短路保護模 塊；4、匯流模塊；5、浪涌保護模塊；6、供電模塊；7、監(jiān)控通訊模塊。

【具體實施方式】
[0017] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范 圍。
[0018] 請參閱圖1、圖2、圖3、圖4,本發(fā)明實施例包括： 提供一種增益型智能光伏匯流箱，包括：若干用于光伏輸入的光伏組件1、若干用于精 確跟蹤每路光伏輸入的最大功率點的最大功率點跟蹤模塊2、若干用于對每路光伏輸入進 行短路保護的短路保護模塊3、一個用于將多路光伏輸入?yún)R集到一塊進而輸入一逆變器的 匯流模塊4、一個對經(jīng)匯流模塊4匯總后的光伏輸出進行浪涌保護的浪涌保護模塊5。
[0019] 一個光伏組件1、一個最大功率點跟蹤模塊2與一個短路保護模塊3之間經(jīng)過輸入 線路依次連接后接入?yún)R流|旲塊4,每一路光伏輸入經(jīng)對應(yīng)的最大功率點跟蹤|旲塊2和短路 保護模塊3后輸入?yún)R流模塊4,從而多路光伏輸入分別經(jīng)最大功率點跟蹤模塊2和短路保護 模塊3后輸入?yún)R流模塊4。
[0020] 所述浪涌保護模塊5連接于匯流模塊4之后的光伏輸出線路上，從而實現(xiàn)對光伏 輸出中的瞬時過壓電涌保護。
[0021] 具體操作步驟為：所述光伏組件1接入增益型智能光伏匯流箱，首先通過最大功 率點跟蹤模塊2的調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)最大功率點跟蹤，充分挖潛光伏組件1發(fā)電潛力；然后通 過短路保護模塊3進行短路保護功能的實現(xiàn)；通過匯流模塊4進行匯流；最后進過防浪涌 模塊的保護實現(xiàn)浪涌保護功能。
[0022] 所述增益型智能光伏匯流箱中還包含有浪涌保護模塊7,所述浪涌保護模塊7對 每一路光伏輸入和光伏輸出進行遠程監(jiān)控通訊，從而出現(xiàn)故障時能夠及時發(fā)現(xiàn)并進行定 位。
[0023] 所述增益型智能光伏匯流箱中還包含有浪涌保護模塊6,所述浪涌保護模塊6與 所述浪涌保護模塊7和最大功率點跟蹤模塊2相互連接。所述浪涌保護模塊6從光伏輸入 側(cè)取電并轉(zhuǎn)變成最大功率點跟蹤模塊2和通訊監(jiān)控模塊需要的工作電壓，從而實現(xiàn)對浪涌 保護模塊7和最大功率點跟蹤模塊2供電。
[0024] 具體操作步驟為：所述電源模塊首先從光伏輸入側(cè)取電，并轉(zhuǎn)變成最大功率點跟 蹤模塊2和通訊監(jiān)控模塊需要的工作電壓，給這兩個模塊進行供電，以保證這兩個模塊的 正常工作。所述通訊監(jiān)控模塊采集各模塊的工作信息然后與上層數(shù)據(jù)中心進行遠程通訊， 把信息傳回上層數(shù)據(jù)中心。
[0025] 所述最大功率點跟蹤模塊2中設(shè)置有最大功率點跟蹤裝置，優(yōu)選的，所述最大功 率點跟蹤裝置中包含有模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和最大功率點跟蹤控制器，所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣浪 涌保護模塊6中的電壓和電流，通過最大功率點跟蹤控制器，從而得出光伏輸入最大功率 點，并給出控制信號。所述控制信號經(jīng)PWM (脈寬調(diào)節(jié)式）驅(qū)動電路調(diào)節(jié)Boost變換器的占 空比D，從而改變Boost變換器Uin (太陽電池的輸出電壓)，使其與太陽能電池組最大功率 點歲對應(yīng)的電壓相匹配，從而使太陽能電池組池中輸出為最大功率，充分利用太陽能，所述 的最大功率點跟蹤控制器由單片機實現(xiàn)。
[0026] 所述短路保護模塊3中包含有短路保護電路，所述短路保護電路根據(jù)輸出電壓的 狀態(tài)變化判斷是否發(fā)生短路。當(dāng)短路時增益型智能光伏匯流箱內(nèi)的元件停止工作，從而實 現(xiàn)短路保護。
[0027] 具體操作為：短路發(fā)生后，輸出電壓經(jīng)過RA和RB采樣得到電壓值無法維持三極管 Q1導(dǎo)通，于是Q1關(guān)斷，電容C1被充電，連接V2隨著時間的推移電壓不斷升高，V2 -旦高于 其管腳的閾值電壓，整個系統(tǒng)停止工作，實現(xiàn)了短路保護的功能。
[0028] 所述匯流模塊4中包含有光伏匯流采集裝置，所述光伏匯流采集裝置中包含有測 量元件，所述測量元件采用霍爾傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)隔離測量。
[0029] 所述浪涌保護模塊5中包含有浪涌保護器，所述浪涌保護器將電涌過電壓引入大 地，從而保護增益型智能光伏匯流箱內(nèi)的元件。
[0030] 本發(fā)明增益型智能光伏匯流箱的有益效果是： 1、 率先在原有光伏匯流箱的功能基礎(chǔ)上，將匯流、短路保護、浪涌保護、最大功率點跟 蹤、通訊監(jiān)控各個功能按照各個功能模塊化設(shè)計，并集成到一起，大大提升了光伏電站發(fā)電 效率、舉報增加光伏電站收益的功能； 2、 將不同種類組件混合使用，同時最大限度消除光伏組件1自身和應(yīng)用差異對整個系 統(tǒng)的影響； 3、 每一路輸入都單獨設(shè)計有最大功率點跟蹤模塊2, 一旦出現(xiàn)故障，降自動切斷回路， 不影響其他路的正常使用，便于局部維護和升級改造； 4、 能使光伏組件1運行在最和合適的電壓、電流狀態(tài)下并能去除壓差造成的環(huán)流現(xiàn) 象，最大限度延長組件壽命。
[0031] 以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng) 域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種增益型智能光伏匯流箱，其特征在于，包括：若干用于光伏輸入的光伏組件、若 干用于精確跟蹤每路光伏輸入的最大功率點的最大功率點跟蹤模塊、若干用于對每路光伏 輸入進行短路保護的的短路保護模塊、一個用于將多路光伏輸入?yún)R集到一塊進而輸入一逆 變器的匯流模塊、一個對經(jīng)匯流模塊匯總后的光伏輸出進行浪涌保護的浪涌保護模塊；一 個光伏組件、一個最大功率點跟蹤模塊與一個短路保護模塊依次連接后接入?yún)R流模塊，從 而多路光伏輸入分別經(jīng)最大功率點跟蹤模塊和短路保護模塊后輸入?yún)R流模塊。
2. 如權(quán)利要求1中所述的增益型智能光伏匯流箱，其特征在于，所述增益型智能光伏 匯流箱中還包含有監(jiān)控通訊模塊，所述監(jiān)控通訊模塊對每一路光伏輸入和光伏輸出進行遠 程監(jiān)控通訊。
3. 如權(quán)利要求2中所述的增益型智能光伏匯流箱，其特征在于，所述增益型智能光伏 匯流箱中還包含有供電模塊，所述供電模塊與所述監(jiān)控通訊模塊和最大功率點跟蹤模塊相 互連接；所述供電模塊從光伏輸入側(cè)取電并轉(zhuǎn)變成最大功率點跟蹤模塊和通訊監(jiān)控模塊需 要的工作電壓，從而實現(xiàn)對監(jiān)控通訊模塊和最大功率點跟蹤模塊供電。
4. 如權(quán)利要求3中所述的增益型智能光伏匯流箱，其特征在于，所述最大功率點跟蹤 模塊中設(shè)置有最大功率點跟蹤裝置。
5. 如權(quán)利要求4所述的增益型智能光伏匯流箱，其特征在于，所述最大功率點跟蹤裝 置中包含有采樣供電模塊中的電壓和電流的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和最大功率點跟蹤控制器，所述 最大功率點跟蹤控制器得出光伏輸入最大功率點，并給出控制信號。
6. 如權(quán)利要求1中所述的增益型智能光伏匯流箱，其特征在于，所述短路保護模塊中 包含有根據(jù)輸出電壓的狀態(tài)變化判斷是否發(fā)生短路，當(dāng)短路時增益型智能光伏匯流箱內(nèi)的 元件停止工作，從而實現(xiàn)短路保護的短路保護電路。
7. 如權(quán)利要求1中所述的增益型智能光伏匯流箱，其特征在于，所述浪涌保護模塊中 包含有將電涌過電壓引入大地的浪涌保護器。
【文檔編號】G05F1/67GK104065337SQ201410285098
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】陶倩華, 金銀, 寇晨晨 申請人:蘇州高創(chuàng)特新能源發(fā)展有限公司