本发明专利技术公开了光伏发电技术领域中的一种光伏组件接线盒。该接线盒包括第一光伏组件端子和第二光伏组件端子、光伏电池端子、二极管和光伏组件监控回路，光伏组件监控回路包括热敏电阻、数据处理回路、耦合回路、控制电源和超级电容。本发明专利技术将采集的光伏阵列的数据提供给各级控制回路和数据处理中心使用，便于对光伏阵列的管理、检修和维护。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏发电
，尤其涉及一种光伏组件接线盒。
技术介绍
光伏发电在全球和我国发展迅速。我国在2011年光伏装机达2. 9GW，比2010年增长500%，2012年我国装机预计5GW。全球在2011年光伏装机达24GW，比2010年增长17%，2012 年预计 26. 9GW。建设光伏电站，光伏组件占总投资40-50%，并且数量巨大。以I丽光伏电站为例，若采用265Wp/36V多晶硅光伏组件，共需要3840块组件。光伏电站的典型结构如图I所示。除了光伏组件外，并网逆变器是第二类主要设备，其容量一般为500kW或1MW，一个大型光伏电站会配置若干台并网逆变器，由并网逆变器将光伏阵列发出的电能送至电网。一般需要将一定数目的光伏组件串联达到设计电压范围，可称为光伏组件串，正负端子接至光伏汇流箱，并与其它光伏组件串在光伏汇流箱并联汇流，每个光伏汇流箱一般会连接若干个光伏组件串，可称为光伏阵列。一个功率较大的光伏发电单元一般会包括若干光伏汇流箱，分别汇流各自的光伏阵列。一个光伏发电单元的所有光伏汇流箱输出接至光伏发电单元汇流排，再连接至并网逆变器，将直流电逆变成交流，再经升压变压器将光伏电池产生的电能输出至交流电网。一个光伏电站可能包括若干个光伏发电单元，各光伏发电单元分别与交流电网并联连接，将各自单元所发电能输出至交流电网。根据实际需要，在光伏汇流箱与并网逆变器之间可能增加一级升压斩波器，将较低直流电压升至较高的直流电压。若一个光伏发电单元中，使用了升压斩波器，有可能省去升压变压器。此时升压斩波器也会与光伏发电单元监控回路通过通信上传运行数据。此时升压斩波器、并网逆变器和升压变压器可合称为功率变换器。根据实际需要，可能在光伏电站建立气象站，以获取当地光照度、风速等气象数据，作为光伏电站运行控制的参考。目前在较为先进的光伏电站中，在光伏电站级、光伏发电单元级和光伏汇流箱级都会配置监控回路，即三级监控回路，它们之间建立通信进行数据交换。光伏汇流箱级监控回路可以采集本光伏汇流箱连接的每个光伏组件串的电压和电流数据，以及本光伏汇流箱输出的总电流数据，经过通信链路将数据上传至光伏发电单元监控回路。光伏发电单元监控回路还与本单元的功率变换器通信，获取交流侧和直流侧电压电流数据。最终各光伏发电单元的运行数据经通信上传至光伏电站监控中心(也称光伏电站监控回路)。同时各光伏发电单元监控回路也接收光伏电站监控中心下发的控制命令，调节自身运行以满足上级要求。光伏电站监控中心还与远程监控中心通信，上传运行数据并接收远程控制命令。一个光伏组件由若干光伏单体电池串并联构成，如图2所示。目前常用的晶体硅单体电池有125X 125mm、156X156mm两种规格尺寸。构成的组件有85W、100W、280W等功率规格。光伏电站一般采用较大功率光伏组件。光伏组件背面有接线盒，结构如图3所示。组件内将一定数目串联的单体光伏电池并联一只旁路二极管，当该串单体光伏电池因遮挡、老化等因素发电不足，为避免产生热斑效应，可使组件电流经旁路二极管流通。根据组件内串联的单体光伏电池数目可并联数量不等的旁路二极管。综合成本和保护效果，目前常用的是每18个单体光伏电池并联一只旁路二极管。旁路二极管安装在接线盒内，并引出光伏组件的正负两个接线端子。图3所示为36只单体光伏电池串联时使用的接线盒，内置两只旁路二极管，与串联的光伏电池固定连接，并提供与其它组件连接的两个外接线端子。光伏组件异常工况包括故障、老化、遮挡等。目前串联的光伏组件中出现异常的组件通过旁路二极管续流，但是不能判断每个组件实际工况。如何获得所有光伏组件的运行数据，并准确判断出现异常的光伏组件，是提高光伏电站运营效率、维持正常运营的重要工作。 总结已有研究成果，光伏组件工作状态诊断方法有光伏组件巡检方法、红外图像分析方法。光伏组件巡检方法是对光伏组件的电压、电流数据进行采集，并通过有线或无线载体传输到处理中心，再进行数据分析。文献[光伏电池板巡检系统的研究，李锐，武汉理工大学硕士论文2008]将整个光伏阵列中每一个光伏组件的待测量都集中到一个测量选择电路，并由一个采集处理器进行处理。文献[智能光伏组件的研究，李金刚，江南大学2008]在每一光伏组件接线盒内安装一电压温度采集单元，采集数据的目的用于控制旁路MOS管通断，并提供红外通信通过红外接收仪读取数据，采集单元由光伏组件供电。集中式采集接线太多，容易产生次生故障如短路。分布式处理采用红外通信很不方便，且光伏组件受遮挡时采集单元不能工作。结合巡检，通过光伏组件和测量传感器的专门排列，以优化传感器配置和快速故障定位，如专利[大型光伏阵列的故障诊断方法201010251723. 03]、文献[基于最优传感器配置的光伏阵列故障诊断，中国电机工程学报2011，V32No33]。这类方法旨在减少传感器数量，但对光伏组件安装和传感器配置都有特别要求，施工和维护不便。红外图像分析方法是利用红外摄像方法采集光伏组件的红外图像，分析组件温度信息，从而判断光伏组件工况。文献[太阳光伏阵列的温度与红外特性分析，王培珍，太阳能学报，2005V26 (I)]、文献[光伏阵列故障状态的识别研究，王培珍，合肥工业大学，2005]等都介绍了这种方法。该方法难以在线实时检测，数据汇集和处理不方便。检索国外专利，专利[US20110282600AlSystemand method for photovoltaicplant power curve measurement and health monitoring]通过米样整组光伏阵列输出数据用于光伏电站运行监控。专利[US20090182532M0NIT0RING UNIT FOR PHOTOVOLTAICMODULES]和专利[US20110316343A 1PH0T0V0LTAIC MODULE WITH INTEGRATEDDIAGNOSTICS]分别设计了一种光伏组件监控单元，集成温度传感器、电压电流传感器和无线收到器，前者还集成了移动传感器用于防盗，温度传感器用于监视火灾和光伏组件异常，无线收发器用于通信。此类专利设计了监控单元都使用无线通信，成本和功耗高，并且没有对温度传感器测点进行具体设计，测量数据没有给出明确的用途。总之，实际投运的光伏电站一般没有配置监控到每只光伏组件级别的管理系统，已经提出的基于巡检或红外图像的光伏组件监控方法由于固有缺陷难以适应实际需要，因此光伏发电单元监控回路和光伏电站监控中心由于数据源信息有限而难以发挥有效的作用。因此本专利技术提出了新型光伏组件接线盒设计和新型通信方式，以解决光伏电站中数量巨大的光伏阵列管理问题。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中提到巡检方法数据远传困难和红外方法在线检测困难的不足，本专利技术提出了一种光伏组件接线盒。本专利技术的技术方案是，一种光伏组件接线盒，包括第一光伏组件端子和第二光伏组件端子、光伏电池端子和二极管，用于对光伏组件进行连接和保护，其特征是该系统还包括光伏组件监控回路，光伏组件监控回路包括热敏电阻、数据处理回路、耦合回路、控制电源和超级电容； 所述热敏电阻置于光伏组件上；数据处理回路分别与热敏电阻、光伏电池端子和耦合回路连接；控制电源分别与数据处本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光伏组件接线盒，包括第一光伏组件端子和第二光伏组件端子、光伏电池端子和二极管，用于对光伏组件进行连接和保护，其特征是该系统还包括光伏组件监控回路，光伏组件监控回路包括热敏电阻、数据处理回路、耦合回路、控制电源和超级电容； 所述热敏电阻置于光伏组件上；数据处理回路分别与热敏电阻、光伏电池端子和耦合回路连接；控制电源分别与数据处理回路、耦合回路和超级电容连接； 所述热敏电阻用于采集光伏组件的温度； 所述数据处理回路用于对光伏组件的温度信号和光伏组件的电压信号进行处理； 所述耦合回路用于对来自数据处理回路的信号进行耦合； 所述控制电源为数据处理回路和耦合回路提供电力； 所述超级电容为控制电源提供后备电力。2.根据权利要求I所述的一种光伏组件接线盒，其特征是所述数据处理回路包括信号调理电路、A/D采样电路、微处理器电路、信号调制与解调电路； 所述信号调理...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜海江，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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