本實(shí)用新型屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流匯流箱。

背景技術(shù)：

在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了減少太陽(yáng)能光伏電池陣列與逆變器之間的連線，通常需要安裝直流匯流箱。直流匯流箱的使用方式為：將一定數(shù)量、規(guī)格相同的光伏電池串聯(lián)起來，組成一個(gè)個(gè)光伏串列，然后再將若干個(gè)光伏串列并聯(lián)接入直流匯流箱，在直流匯流箱內(nèi)匯流后，連接到光伏逆變器的輸入端，光伏逆變器的輸出端連接變壓器升壓到電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的并網(wǎng)。

對(duì)于目前的直流匯流箱，為防止直流匯流箱出現(xiàn)直流拉弧現(xiàn)象，通常在每一回路中加裝防反二極管。然而，由于直流匯流箱工作于高溫、高濕度環(huán)境中，又由于防反二極管產(chǎn)品質(zhì)量等原因，使直流匯流箱有著較高的故障率，加重了運(yùn)維人員的工作負(fù)荷。另外，為使直流匯流箱具有監(jiān)控通訊功能，直流匯流箱內(nèi)置有數(shù)據(jù)傳輸裝置，數(shù)據(jù)傳輸裝置通過通信線纜與上位機(jī)通信，可見，電站建設(shè)時(shí)，需要額外布置通信線纜，增加了光伏電站投資。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流匯流箱，可有效解決上述問題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流匯流箱，包括直流匯流箱箱體，所述直流匯流箱箱體的內(nèi)部安裝有PLC控制器、正匯流母排、負(fù)匯流母排和n個(gè)直流輸入回路；n為自然數(shù)；

其中，每個(gè)直流輸入回路均包括成對(duì)設(shè)置的1個(gè)正極支路和1個(gè)負(fù)極支路；每個(gè)所述正極支路安裝有霍爾傳感器，每個(gè)所述負(fù)極支路安裝有斷路器；另外，成對(duì)的正極支路的輸入端和負(fù)極支路的輸入端分別連接到1個(gè)光伏串陣的正負(fù)輸出端；成對(duì)的正極支路的輸出端和負(fù)極支路的輸出端分別連接到所述正匯流 母排的輸入端和所述負(fù)匯流母排的輸入端；

所述正匯流母排的輸出端和所述負(fù)匯流母排的輸出端分別連接到所述PLC控制器的正負(fù)輸入端；

所述PLC控制器配置有正直流輸出端和負(fù)直流輸出端，分別用于通過通信傳輸單元與上位機(jī)的正負(fù)端連接。

優(yōu)選的，在所述直流匯流箱箱體的內(nèi)部還安裝有溫度傳感器和煙霧傳感器；所述溫度傳感器和所述煙霧傳感器分別連接到所述PLC控制器。

優(yōu)選的，在所述直流匯流箱箱體的外壁還安裝有顯示屏；所述顯示屏連接到所述PLC控制器。

優(yōu)選的，在所述直流匯流箱箱體的內(nèi)部還安裝有防雷器；所述防雷器包括正極接口、負(fù)極接口和接地線；

其中，將所述正匯流母排到所述PLC控制器之間的連接線路記為第1連接線路；所述正極接口與所述第1連接線路電連接；

將所述負(fù)匯流母排到所述PLC控制器之間的連接線路記為第2連接線路；所述負(fù)極接口與所述第2連接線路電連接。

優(yōu)選的，所述通信傳輸單元包括：電力線、調(diào)制解調(diào)器、光纖和交換機(jī)；

所述電力線的一端與所述PLC控制器的正負(fù)直流輸出端連接；所述電力線的另一端與所述調(diào)制解調(diào)器的一端連接；所述調(diào)制解調(diào)器的另一端通過光纖連接到交換機(jī)的一端；所述交換機(jī)的另一端與上位機(jī)連接。

優(yōu)選的，所述PLC控制器包括總線以及分別與所述總線連接的微處理器、輸入單元、輸出單元、擴(kuò)展接口、存儲(chǔ)器以及通信單元。

本實(shí)用新型提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流匯流箱具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)可顯著提高直流匯流箱的工作可靠性，降低直流匯流箱的故障率；

(2)直流匯流箱直接采用光伏組件作為輸入電源，使用電力線作為通信載體，無需再進(jìn)行通訊線路布線，可大大降低光伏電站電氣投資。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的直流匯流箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-PLC控制器；2-霍爾傳感器；3-斷路器；4-溫度傳感器；5-煙霧傳 感器；6-顯示屏；7防雷器-；8-正匯流母排；9-負(fù)匯流母排；

圖2為本實(shí)用新型提供的直流匯流箱與上位機(jī)之間進(jìn)行通信的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，10-匯流箱；11-電力線；12-調(diào)制解調(diào)器；13-光纖；14-交換機(jī)；15-上位機(jī)；

圖3為本實(shí)用新型提供的PLC控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型提供的直流匯流箱的工作原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

結(jié)合圖1，本實(shí)用新型提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流匯流箱，包括直流匯流箱箱體，直流匯流箱箱體的內(nèi)部安裝有PLC控制器、正匯流母排、負(fù)匯流母排和n個(gè)直流輸入回路；n為自然數(shù)；

其中，每個(gè)直流輸入回路均包括成對(duì)設(shè)置的1個(gè)正極支路和1個(gè)負(fù)極支路；每個(gè)正極支路安裝有霍爾傳感器，每個(gè)負(fù)極支路安裝有斷路器；另外，成對(duì)的正極支路的輸入端和負(fù)極支路的輸入端分別連接到1個(gè)光伏串陣的正負(fù)輸出端；成對(duì)的正極支路的輸出端和負(fù)極支路的輸出端分別連接到正匯流母排的輸入端和負(fù)匯流母排的輸入端；

正匯流母排的輸出端和負(fù)匯流母排的輸出端分別連接到PLC控制器的正負(fù)輸入端；

PLC控制器配置有正直流輸出端和負(fù)直流輸出端，分別用于通過通信傳輸單元與上位機(jī)的正負(fù)端連接。

可見，本實(shí)用新型中，每個(gè)直流輸入回路的正極支路均安裝有霍爾傳感器，其負(fù)極支路均安裝有斷路器，因此，由霍爾傳感器采集的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸?shù)絇LC控制器，PLC控制器通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)分析，可判斷是否發(fā)生拉弧現(xiàn)象，當(dāng)判斷出某一直流輸入回路發(fā)生拉弧時(shí)，PLC控制器可自動(dòng)控制該回路的斷路器閉合，提高了直流匯流箱的安全可靠性。由于不需要使用防反二極管，從而解決傳統(tǒng)技術(shù)中由防反二極管導(dǎo)致的直流匯流箱故障率高的問題。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，還可進(jìn)行以下改進(jìn)：

(1)改進(jìn)1

另外，在直流匯流箱箱體的內(nèi)部還安裝有溫度傳感器和煙霧傳感器；溫度傳感器和煙霧傳感器分別連接到PLC控制器。

溫度傳感器和煙霧傳感器主要用于對(duì)直流匯流箱箱體內(nèi)部環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在未發(fā)生拉弧的情況下，當(dāng)監(jiān)測(cè)到溫度過高或煙霧濃度過高時(shí)，可推測(cè)發(fā)生火災(zāi)，此時(shí)，PLC控制器斷開總開關(guān)，顯示屏發(fā)出火災(zāi)警示，并向上位機(jī)報(bào)警，從而進(jìn)一步提高直流匯流箱使用安全可靠性。

(2)改進(jìn)2

在直流匯流箱箱體的外壁還安裝有顯示屏；顯示屏連接到PLC控制器。

(3)改進(jìn)3

在直流匯流箱箱體的內(nèi)部還安裝有防雷器；防雷器包括正極接口、負(fù)極接口和接地線；

其中，將正匯流母排到PLC控制器之間的連接線路記為第1連接線路；正極接口與第1連接線路電連接；

將負(fù)匯流母排到PLC控制器之間的連接線路記為第2連接線路；負(fù)極接口與第2連接線路電連接。

(4)改進(jìn)4

參考圖4，PLC控制器包括總線以及分別與總線連接的微處理器、輸入單元、輸出單元、擴(kuò)展接口、存儲(chǔ)器以及通信單元。

其中，輸入單元用于與霍爾傳感器連接，用于接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。輸出單元用于驅(qū)動(dòng)斷路器動(dòng)作。擴(kuò)展接口用于與煙霧傳感器、溫度傳感器和顯示屏連接。通信單元用于與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。

(5)改進(jìn)5

參考圖2，通信傳輸單元包括：電力線、調(diào)制解調(diào)器、光纖和交換機(jī)；電力線的一端與PLC控制器的正負(fù)直流輸出端連接；電力線的另一端與調(diào)制解調(diào)器的一端連接；調(diào)制解調(diào)器的另一端通過光纖連接到交換機(jī)的一端；交換機(jī)的另一端與上位機(jī)連接。

PLC控制器包括總線以及分別與總線連接的微處理器、輸入單元、輸出單元、擴(kuò)展接口、存儲(chǔ)器以及通信單元。

其工作原理為：室外匯流箱中PLC控制器利用調(diào)制技術(shù)將傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，然后在電力線上進(jìn)行傳輸?shù)秸{(diào)制解調(diào)器；調(diào)制解調(diào)器將信號(hào)解調(diào)出來，最后通過光纖連接到中控室的交換機(jī)中，交換機(jī)再將信號(hào)上傳到上位機(jī)。

可見，直流匯流箱使用電力線作為通信載體，無需再進(jìn)行通訊線路布線，可大大降低光伏電站電氣投資。

作為一種具體實(shí)現(xiàn)方式，參考圖2，直流匯流箱的工作原理可以為：

步驟1，霍爾傳感器采集所在直流輸入回路的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，并上傳到PLC控制器；

步驟2，PLC控制器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行分析，判斷直流匯流箱是否發(fā)生故障，如果未發(fā)生故障，由返回步驟1；如果發(fā)生故障，則轉(zhuǎn)到步驟3；

步驟3，PLC控制器進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行分析，判斷該直流輸入回路是否發(fā)生拉弧現(xiàn)象，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟4；如果否，進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行分析，判斷是否發(fā)生過電流現(xiàn)象，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟4；如果否，則進(jìn)一步獲得溫度傳感器檢測(cè)到的溫度值，并判斷溫度是否過高，如果是，則斷開總開關(guān)，并轉(zhuǎn)到步驟5；如果否，則進(jìn)一步獲得煙霧傳感器檢測(cè)到的煙霧濃度值，并判斷煙霧濃度值是否過高，如果是，則斷開總開關(guān)，并轉(zhuǎn)到步驟5；如果否，則返回步驟1；

步驟4，PLC控制器獲取發(fā)生故障的直流輸入回路，并使對(duì)應(yīng)的斷路器動(dòng)作，斷開發(fā)生故障的直流輸入回路，然后進(jìn)行本地報(bào)警；然后轉(zhuǎn)到步驟5；

步驟5，PLC控制器向上拉機(jī)發(fā)送警報(bào)，運(yùn)維人員排除故障；然后轉(zhuǎn)到步驟1。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流匯流箱，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)直流匯流箱通過霍爾傳感器可自動(dòng)判斷每一支路是否發(fā)生直流拉弧現(xiàn)象，并可自動(dòng)將發(fā)生直流拉弧的支路斷開，由于可精確到對(duì)每一支路進(jìn)行開關(guān)控制，某一支路發(fā)生故障時(shí)不會(huì)影響其他支路的正常工作，有效提高了的發(fā)電效率，極大減輕了運(yùn)維人員工作負(fù)荷；

(2)通過溫度傳感器和煙霧傳感器雙重保險(xiǎn)進(jìn)行火災(zāi)的預(yù)警，進(jìn)一步提高了直流匯流箱的安全可靠性；

(3)直流匯流箱顯示屏的人機(jī)交互界面可方便運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)查看匯流箱的工作狀態(tài)，方便運(yùn)維人員對(duì)直流匯流箱進(jìn)行維護(hù)；

(4)直流匯流箱采用光伏組件作為輸入電源，使用電力線作為通信載體，無需再進(jìn)行通訊線路布線，可大大降低光伏電站電氣投資。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。