電壓補償法增效型光伏匯流箱的制作方法
【專利說明】電壓補償法増效型光伏匯流箱
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及的是太陽能光伏發電技術領域，具體涉及電壓補償法增效型光伏匯流箱。
【背景技術】
[0003]目前在國內外大量使用的光伏電站組件中，以及在2015年上海舉辦的國際光伏產品博覽會上，都沒有發現光伏匯流箱在設計和制造技術有重大的突破，即使是號稱最新型的智能型光伏匯流箱，也都沒出現能提升光伏電池組發電效率的功能。現有幾乎所有的光伏發電用匯流箱都只是起到轉接和匯集光伏電池組串送出的直流電能，并通過匯流箱把十幾個光伏組串所發出的電能集中傳送到正負電流母排上，再送往逆變主機，匯流箱結構基本上都是由光伏組串進線端子、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箱殼體等部件組成，這些元件的組合并沒有線路電壓的補償功能，所以對提升光伏發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，都會造成光伏組串輸出端電壓的各不相同，根據并聯電路兩端電壓完全相等的原則，直接并聯的后果是:輸出電壓低的電池組串其輸出電流一定會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，嚴重影響發電效率的達標。
[0004]對于電池組端電壓不平衡而造成光伏電站發電效率損失嚴重的現象，一些國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化器，或把普通光伏接線盒換成具有功率優化的智能接線盒，使每塊光伏電池板輸出的端電壓都上升到一個固定的值，從而使各電池組串的端電壓基本相等，但通過DC-DC變換來升高輸出電壓，必然會使原先的輸出電流變小，因為相對于一個指定的輸出功率，電壓與電流是一個乘積關系，提高電壓就會減小電流，如果要提升電流，則會減小輸出電壓。目前國內也有一些公司在研發具有功率優化功能的智能接線盒，雖然這種接線盒能對提升發電效率產生一定的效果，但必須對每塊電池組件都進行改造，因此工程量大，智能接線盒用量大，而且單個的成本也是相當的高，所以此方案的推廣有較大的局限性，目前在我們國內還比較難以激起客戶的購買愿望。
[0005]為了解決上述問題，設計一種新型的電壓補償法增效型光伏匯流箱還是很有必要的。
【發明內容】
[0006]針對現有技術上存在的不足，本發明目的是在于提供一種電壓補償法增效型光伏匯流箱，結構簡單，設計合理，操作簡便，成本低，在提高了光伏電站的整體發電效率的途徑上開創了一中全新的解決方法，經濟有效地實現了光伏發電效能的最大化提升，實用性強，經濟適用、易于推廣使用
為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現:電壓補償法增效型光伏匯流箱，包括控制板、DC-DC補償電源產生器、PffM脈寬調壓型開關陣列板、儲能電容器、防反二極管、補償電源防反二極管、電流采樣傳感器、高壓斷路器、防雷組件、進線用接線端子座、高壓熔斷器、出線母排接線端子座和機箱外殼，DC-DC補償電源產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補償電源產生器的輸入電壓的負端引出線與負極母排總線連接，DC-DC補償電源產生器輸出電壓的正端引出線接補償電源防反二極管至正極母排總線，DC-DC補償電源產生器輸出電壓的負端引出線與PffM脈寬調壓型開關陣列板的輸入端連接，DC-DC補償電源產生器輸出電壓的正端與負端之間接有儲能電容器，正極母排總線與各電池組串正極進線連接，各電池組串正極進線上均連接有一路高壓熔斷器、防反二極管的串聯電路，PWM脈寬調壓型開關陣列板安裝在補償電壓源與每路電池板組串之間，PWM脈寬調壓型開關陣列板引出的多路負電壓輸出線接至高壓熔斷器與防反二極管之間的節點上，PffM脈寬調壓型開關陣列板與控制板連接，控制板上接有多個電流采樣傳感器，正極母排總線上接有防雷組件，正極母排總線與負極母排總線之間安裝有高壓斷路器；所述的控制板、DC-DC補償電源產生器、PWM脈寬調壓型開關陣列板、儲能電容器、防反二極管、補償電源防反二極管、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箱外殼中，正極母排總線、負極母排總線分別固定在機箱外殼端口的進線用接線端子座、出線母排接線端子座上。
[0007]作為優選，所述的控制板由電流采樣陣列模塊、CPU比例運算控制模塊、調壓控制信號輸出模塊組成，電流采樣陣列模塊、CPU比例運算控制模塊、調壓控制信號輸出模塊依次連接。
[0008]作為優選，所述的電流采樣傳感器串接在每一路進入匯流箱的電池組串的負極進線上，電流采樣傳感器采用霍爾型直流電流傳感器，每個霍爾型直流電流傳感器的信號輸出線均連接至控制板。
[0009]作為優選，所述的機箱外殼上設置有作為普通匯流箱使用的應急切換開關，防止增效型匯流箱在電壓補償增效功能萬一失效時依然能當普通匯流箱使用。
[0010]作為優選，所述的增效型匯流箱具有遠程監控數據通信功能，可以通過無線數傳模塊或485數據通信線遠程上傳接入匯流箱的各電池組串的電流和電壓等數據功能，并可接收遠程控制信號使其在增效匯流箱功能和普通匯流箱功能之間切換。
[0011]作為優選，利用進線分路的動態電壓補償技術，覆蓋到進入增效型匯流箱的所有光伏電池組串進線上，而對線路補償電壓的加入與否及補償電壓的大小，是根據對該組串電流的偵測后，在經過單片機控制板對該電流信號與各支路中的平均回路電流信號的比較運算后控制調整的，而整個調整又是一個反復調節的漸變過程。
[0012]作為優選，為防止線路電流的偵測和補償電壓的調節之間產生有害的過調性振蕩，對補償電壓的輸出高低采用了 PID調節算法來進行控制。
[0013]本發明的有益效果:基本克服了在單一電池組串中出現兩塊以內電池板發電效果不良而造成輸不出電流的問題，通過電壓提升部件對此組串的電壓補償后，使得它的輸出電流達到各組串回路的平均值，從而使該組串中數十片電池板原來無法輸出的電能被全部挖掘出來;采用增效型匯流箱，還可以達到用料最省(不必對每塊電池板進行補償)，改造更方便(也適用于新建光伏電站)，只要投入一個增效匯流箱，就能同時解決數百塊電池板的發電優化問題，經濟有效地實現了光伏發電效能的最大化提升。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發明；
圖1為本發明的結構示意圖。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0017]參照圖1，本【具體實施方式】采用以下技術方案:電壓補償法增效型光伏匯流箱，包括控制板1、DC-DC補償電源產生器2、PWM脈寬調壓型開關陣列板3、儲能電容器4、防反二極管5、補償電源防反二極管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和機箱外殼13，控制板1、DC-DC補償電源產生器2、PWM脈寬調壓型開關陣列板3、儲能電容器4、防反二極管5、補償電源防反二極管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均安裝在機箱外殼13中，機箱外殼13端口的進線用接線端子座10、出線母排接線端子座12上分別安裝有正極母排總線14、負極母排總線15，DC-DC補償電源產生器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補償電源產生器2的輸入電壓的負端引出線與負極母排總線15連接，DC-DC補償電源產生器2輸出電壓的正端引出線接補償電源防反二極管6至正極母排總線14，DC-DC補償電源產生器2輸出電壓的負端引出線與PWM脈寬調壓型開關陣列板3的輸入端連接，DC-DC補償電源產生器2輸出電壓的正端與負端之間接有儲能電容器4，正極母排總線14與各電池組串正極進線連接，各電池組串正極進線上均連接有一路高壓熔斷器11、防反二極管5的串聯電路，PWM脈寬調壓型開關陣列板3引出的多路負電壓輸出線接至高壓熔斷器11與防反二極管5之間的節點上，PffM脈寬調壓型開關陣列板3與控制板I連接，控制板I上接有多個電流采樣傳感器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比例運算控制模塊102、調壓控制信號輸出模塊103組成，電流采樣陣列模塊101、CPU比例運算控制模塊102、調壓控制信號輸出模塊103依次連接。
[0019]值得注意的是，所述的電流采樣傳感器7串接在每一路進入匯流箱的電池組串的負極進線上，電流采樣傳感器7采用霍爾型直流電流傳感器，每個霍爾型直流電流傳感器的信號輸出線均連接至控制板I。
[0020]此外，為防止線路電流的偵測和補償電壓的調節之間產生有害的過調性振蕩，所以對補償電壓的輸出高低采用了 PID調節算法來進行控制。
[0021]本【具體實施方式】為防止增效型匯流箱在電壓補償增效功能萬一失效時依然能當普通匯流箱使用，在匯流箱電路中安裝有作為普通匯流箱使用的應急切換開關；同時增效型匯流箱具有遠程監控數據通信功能，可以通過無線數傳模塊或485數據通信線遠程上傳接入匯流箱的各電池組串的電流和電壓等數據功能，并可接收遠程控制信號使其在增效匯流箱功能和普通匯流箱功能之間切換。
[0022]本【具體實施方式】的設計思想就是采用對每一路電池組串進入增效型匯流箱的線路上進行電流偵測，經智能主板對所有采樣信號進行綜合運算后，對各電流偏小的回路進行合適的電壓補償，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，以最經濟可行和施工方便的技術產品的推出，來提升光伏電站系統的整體效率，在電池組串的匯集終端實現集中