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一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒

阅读:1025发布:2020-07-26

专利汇可以提供一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种具有隔离通信功能的光伏组件及 接线盒 。光电 耦合器 或红外发射管与红外接收管、 电流 和 电压 及 温度 传感器 、 微处理器 、旁路 二极管 等 电子 元器件通过印刷 电路 板与光伏组件连接。电子 开关 和旁路开关并联,并与光伏组件的正极或负极 串联 。本发明能够解决光伏组件的信息检测与性能分析,光伏组件之间隔离通信,光伏组件与外部装置隔离通信,光伏组件的通与断控制, 电弧 和过流及漏电保护,解决器件 散热 不良等。上述功能全部或部分封装在光伏组件接线盒中,以降低光伏系统成本,简化安装与维护,提高系统的可靠性和可控性。,下面是一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒专利的具体信息内容。

1.一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:包括由接线盒上壳(2)与接线盒下壳(1)构成的接线盒壳体、印刷电路板(3)、电子元器件、隔离收发器件(4)、通信连接器插座(9)、通信连接器插头(8)、通信电缆(10)、光伏组件电缆(31)和光伏组件汇流条(7);所述印刷电路板(3)与接线盒下壳(1)或接线盒上壳(2)固定;所述光伏组件电缆(31)及光伏组件汇流条(7)分别与印刷电路板(3)连接;所述电子元器件和所述隔离收发器件(4)分别与印刷电路板(3)连接;所述隔离收发器件(4)的收发端口(39)与接线盒内部通信电路A(37)连接,隔离收发器件(4)的隔离收发端口(40)与通信连接器插座(9)连接;所述通信连接器插头(8)与接线盒内部通信电路B(38)连接;光伏组件(5)的通信连接器插头(8)与相邻光伏组件的通信连接器插座(9)连接,若干光伏组件(5)构成光伏阵列,各光伏组件通过隔离收发器件(4)实现相互隔离通信;
所述通信连接器插头(8)或通信连接器插座(9)与外部装置的通信分配器(27)连接,且外部装置的通信分配器(27)与光伏组件(5)通过外部隔离收发器件(24)或隔离收发器件(4)实现相互隔离通信;多个通信分配器(27)并行连接在通信总线(29)及电源母线(30)上;
通信总线(29)及电源母线(30)与通信控制器(28)连接;
所述光伏阵列中第一块光伏组件将信息发送到下一块光伏组件中,下一块光伏组件将自身信息与接收到的上一块光伏组件的信息打包往下发送,最后一块光伏组件将接收到的信息与自身信息打包,发送到外部装置;所述外部装置将控制信息发送到光伏阵列中最后一块光伏组件,最后一块光伏组件将信息往上一块光伏组件发送,直至发送到第一块光伏组件。
2.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:所述隔离收发器件(4)由第一光电耦合器和第二光电耦合器两个光电耦合器(32)组成,第一光电耦合器的发射端(33)与第二光电耦合器的接收端(34)构成收发端口(39),第二光电耦合器的发射端(33)与第一光电耦合器的接收端(34)构成隔离收发端口(40)。
3.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:所述隔离收发器件(4)由第一红外发射管与第一红外接收管构成收发端口(39),第二红外发射管与第二红外接收管构成隔离收发端口(40)。
4.根据权利要求3所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:所述第一红外发射管和第一红外接收管与接线盒内部通信电路A(37)连接;所述第二红外发射管和第二红外接收管与接线盒内部通信电路B(38)连接;所述第一红外发射管和第一红外接收管与第二红外发射管和第二红外接收管,分别封装在通信连接器插座(9)和通信连接器插头(8)中,或分别封装在接线盒壳体中。
5.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:所述通信连接器插座(9)固定在接线盒壳体上,所述通信连接器插头(8)用通信电缆(10)引出接线盒壳体外部;或所述通信连接器插座(9)和通信连接器插头(8)均固定在接线盒壳体上;或用通信电缆(10)将通信连接器插座(9)和通信连接器插头(8)引出接线盒壳体外部。
6.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:所述电子元器件包括电流传感器(19)、电压传感器(18)、温度传感器(20)、隔离收发器件(4)和微处理器(22);所述电流传感器(19)串联在光伏组件(5)的正极或负极上;所述电压传感器(18)并联在光伏组件(5)的正极与负极之间;所述微处理器(22)采集电流传感器(19)和电压传感器(18)及温度传感器(20)的信号;所述微处理器(22)通过隔离收发器件(4)与相邻光伏组件或外部装置通信。
7.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:所述电子元器件还包括电子开关(16)和旁路开关(17);所述电子开关(16)与旁路开关(17)并联连接,再与光伏组件(5)的正极或负极串联连接;导通控制,电子开关(16)优先导通,旁路开关(17)滞后导通;关断控制,旁路开关(17)先断开,电子开关(16)滞后关断。
8.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:所述电子元器件还包括设置在接线盒内部的多个旁路二极管(15);所述旁路二极管(15)的阴极与光伏组件(5)的负极之间分别并联用于检测光伏组件内部多个太阳能电池组串电压的电压传感器。
9.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:所述接线盒还包括用于大功耗电子元器件散热的金属导热件(13);所述大功耗电子元器件的一面与印刷电路板(3)焊接固定,另一个面与金属导热件(13)固定安装;所述金属导热件(13)凸出接线盒上壳(2)或下壳(1),暴露于外部环境中,或与外部导热性能好的材料接触
10.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,其特征在于:
所述隔离收发器件(4)的收发端口(39)与接线盒内部通信电路A(37)连接,隔离收发器件(4)的隔离收发端口(40)与通信连接器插座(9)连接;通信连接器插座(9)与外部装置内部的通信电路连接;光伏组件的通信连接器插座(9)与外部装置的通信连接器插头(8)连接,光伏组件(5)与外部装置通过隔离收发器件(4)实现隔离通信。

说明书全文

一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏组件及接线盒的隔离通信及控制,具体涉及一种用于解决光伏组件之间及与外部装置隔离通信,光伏组件的通与断控制,信息检测及故障保护的智能光伏组件及接线盒。

背景技术

[0002] 光伏系统需要高可靠性及低成本的通信与控制,完善的异常监测,施工简易与组网方便。而基于光伏组件级别的技术支撑则显得尤为重要。目前的通信多数基于无线电磁波实现,电磁波通信存在系统复杂和成本高,易被干扰,损耗大,组网信道数量受限等问题。电磁波通信无法支撑组件级别的通信需求,尤其在大型光伏系统中。
[0003] 光伏系统发生电弧或过流或漏电等异常故障时,需要及时断开光伏组件。因此、低插入损耗与高可靠性的保护开关是关键。而机械式开关存在严重的开关电弧问题,电子开关存在导通损耗过大的问题。光伏组件级别的故障保护是系统保护必不可少的基础支撑,而常规的开关无法解决组件级别的开关控制。
[0004] 现有光伏组件接线盒功能单一,内部发热器件散热不良。应用环境温度过高或组件背面通不良时,问题则更加突出。
[0005] 随着光伏发电特别是建筑光伏的发展,如何检测出每光伏组件的电压电流和温度信息及通信控制? 如何有效的检测出光伏系统的串联电弧与并联电弧及过流和漏电等故障并自动保护?如何方便消防救援和维护需要而切断或闭合每块光伏组件?如何解决光伏组件接线盒内部器件的散热不良?急需一款散热优良的接线盒,一款具有信息检测与通信和控制功能,以及具有各种故障检测与自动保护功能的智能光伏组件。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于实现光伏组件的信息检测,光伏组件之间隔离通信,光伏组件与外部装置隔离通信,光伏组件的通与断控制,故障检测与保护,改善器件散热和绝缘性能等。上述功能全部或部分封装在光伏组件接线盒中,以降低光伏系统成本,简化安装与维护,提高系统的可靠性和可控性。
[0007] 为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
[0008] 一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,接线盒包括由接线盒上壳与接线盒下壳构成的接线盒壳体、印刷电路板、电子元器件、隔离收发器件、通信连接器插座、通信连接器插头、通信电缆、光伏组件电缆和光伏组件汇流条;所述印刷电路板与接线盒下壳或接线盒上壳固定;所述光伏组件电缆及光伏组件汇流条分别与印刷电路板连接;所述电子元器件和所述隔离收发器件分别焊接在印刷电路板上;所述隔离收发器件的收发端口与接线盒内部通信电路A连接,隔离收发器件的隔离收发端口与通信连接器插座连接;所述通信连接器插头与接线盒内部通信电路B连接;光伏组件的通信连接器插头与相邻光伏组件的通信连接器插座连接,若干块光伏组件构成光伏阵列,各光伏组件通过隔离收发器件实现相互隔离通信。
[0009] 所述隔离收发器件由第一光电耦合器和第二光电耦合器两个光电耦合器组成,第一光电耦合器的发射端与第二光电耦合器的接收端构成收发端口,第二光电耦合器的发射端与第一光电耦合器的接收端构成隔离收发端口。
[0010] 所述隔离收发器件由第一红外收发器和第二红外收发器两个红外收发器组成,第一红外发射管与第一红外接收管构成收发端口,第二红外发射管与第二红外接收管构成隔离收发端口。
[0011] 所述第一红外发射管和第一红外接收管与接线盒内部通信电路A连接;所述第二红外发射管和第二红外接收管与接线盒内部通信电路B连接;所述第一红外发射管和第一红外接收管与第二红外发射管和第二红外接收管,分别封装在通信连接器插座和通信连接器插头中,或分别封装在接线盒壳体中。
[0012] 所述通信连接器插座固定在接线盒壳体上,所述通信连接器插头用通信电缆引出接线盒壳体外部;或所述通信连接器插座和通信连接器插头均固定在接线盒壳体上;或用通信电缆将通信连接器插座和通信连接器插头引出接线盒壳体外部。
[0013] 所述通信连接器插头或通信连接器插座与外部装置的通信分配器连接,且外部装置的通信分配器与光伏组件通过外部隔离收发器件或隔离收发器件实现相互隔离通信;多个通信分配器并行连接在通信总线及电源母线上;多路通信总线及电源母线与通信控制器连接。通信控制器分别与并行在通信总线上所有的通信分配器通信;通信控制器与外部设备连接,并可通过互联网实现系统组网通信。通信控制器通过查询方式获得每个通信分配器的数据;通信控制器可发送通用控制代码,控制所有光伏组件及通信分配器。通信总控制器与多个通信控制器连接,实现系统容量放大;通信总控制器与外部设备连接,通过互联网实现系统组网通信。通信控制器将控制信息送给通信分配器,通信分配器通过隔离收发器件发送给光伏组件,光伏组件将控制信息通过隔离收发器件按照光伏组件的通信串联顺序依次发送给每块光伏组件。光伏组件分别执行接收到的控制信息。光伏系统上电建立通信后,光伏组件或通信分配器自动编码ID地址,光伏组件或通信分配器也可以预先编码ID地址。
[0014] 所述光伏阵列中第一块光伏组件将信息发送到下一块光伏组件中,下一块光伏组件将自身信息与接收到的上一块光伏组件的信息打包往下发送,最后一块光伏组件将接收到的信息与自身信息打包,发送到外部装置(通信分配器);所述外部装置(通信分配器)将控制信息发送到光伏阵列中最后一块光伏组件,最后一块光伏组件将信息往上一块光伏组件发送,直至发送到第一块光伏组件。外部装置可以通过查询方式获取光伏组件的部分或全部信息。
[0015] 所述电子元器件包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、隔离收发器件和微处理器;所述电流传感器串联在光伏组件的正极或负极上;所述电压传感器并联在光伏组件的正极与负极之间;所述温度传感器与光伏组件的背板接触;所述微处器采集电流传感器和电压传感器及温度传感器的信号;所述微处理器通过隔离收发器件与相邻光伏组件或外部装置通信。光伏系统发生电弧时,相关光伏组件的电流和电压产生异常波动,波动的频率范围和幅值占比范围相对确定。通过波动频率与波动幅值占比区别正常工作时的波动特性,来确定电弧故障是否发生。微处理器控制光伏组件的通或断,以及发送故障信息到外部装置。
[0016] 所述电子元器件还包括电子开关和旁路开关;所述电子开关与旁路开关并联连接,再与光伏组件的正极或负极串联连接;导通控制,电子开关优先导通,旁路开关滞后导通;关断控制,旁路开关先断开,电子开关后关断。当外部装置检测到光伏系统电弧故障时,用通信方式将电弧故障控制信息发送至相应的光伏组件中,控制光伏组件的通或断。当光伏系统检修或遇到紧急状况时,控制光伏组件从阵列中断开;当检修完毕或紧急状况解除,及时将光伏组件从阵列中恢复导通。为了降低成本和提高性能,采用电子开关与机械式旁路开关并联,再与光伏组件的正极或负极串联。机械式旁路开关具有导通阻抗低和压降损耗小的特点,电子开关具有导通和断开无电弧及开关速度快的特点。导通控制先开通电子开关后闭合机械式旁路开关,断开控制先断开机械式旁路开关后关断电子开关。为了进一步降低损耗,机械式旁路开关使用常闭静态触点开关控制,机械式旁路开关只有在断开控制时消耗能源。系统上电后,机械式开关进行维护开关动作,防止机械式旁路开关的常闭静态触点长期不动作而发生材料粘接。
[0017] 所述电子元器件还包括设置在接线盒内部的多个旁路二极管。接线盒内每个旁路二极管阴极与光伏组件的负极之间连接电压传感器,检测与旁路二极管并联的太阳能电池组串的电压;用于分析光伏组件内部不同太阳能电池组串的电压特性,判断光伏组件性能是否正常。
[0018] 所述接线盒还包括用于大功耗电子元器件散热的金属导热件;所述大功耗电子元器件的大功耗的一面与印刷电路板焊接固定,另一个面与金属导热件固定安装;所述金属导热件凸出接线盒上壳或下壳,暴露于外部环境中,或与外部导热性能好的材料接触。光伏组件接线盒中的旁路二极管等功率器件,工作时损耗大温升高,特别是密封及环境散热不良时,需要采取外部辅助散热方式。为了简化结构和降低成本,将旁路二极管等功率器件焊接在印刷电路板上,金属导热件压接在旁路二极管等发热器件上,部分金属导热件的本体凸出接线盒壳体。为了进一步提高散热性能和降低成本,将凸出的金属导热件与光伏组件的边框压紧固定。为了保护旁路二极管不被反向高电压击穿,可在旁路二极管上并联过电压保护器件。
[0019] 所述电子元器件与印刷电路板上覆盖绝缘簿膜,金属导热件通过卡扣和凸台与接线盒下壳定位,并将绝缘簿膜和大功耗电子元器件及印刷电路板压紧。为了提高金属导热件与带电物体之间的绝缘性能,金属导热件与旁路二极管及印刷电路板等器件之间,插入绝缘簿膜以增强绝缘。电缆与金属冷压端子连接,金属冷压端子焊接在印刷电路板上。
[0020] 所述隔离收发器件的收发端口与接线盒内部通信电路A连接,隔离收发器件的隔离收发端口与通信连接器插座连接;光伏组件的通信连接器插座与外部装置的通信连接器插头连接,光伏组件与外部装置通过隔离收发器件实现隔离通信。
[0021] 光伏组件之间基于光电耦合器或红外收发器实现隔离通信,光伏组件与外部装置基于光电耦合器或红外收发器隔离通信。
[0022] 光电耦合器组成隔离收发器件:2路光电耦合器分别将发射端和接收端与光伏组件接线盒内部通信电路A的电子元器件连接,隔离的发射端和接收端与接线盒壳体上的通信连接器插座连接;通信电缆与接线盒内部通信电路B的电子元器件连接,引出接线盒外部并与通信连接器插头连接。光伏组件的通信连接器插头与相邻光伏组件接线盒壳体上的通信连接器插座连接,通过光电耦合器隔离通信。外部装置与光伏组件的通信连接器插头或通信连接器插座连接,通过外部装置或光伏组件的光电耦合器隔离通信。通信连接器插头和通信连接器插座也可以全部固定在接线盒壳体上;或用通信电缆全部引出接线盒壳体外部;或一个固定在接线盒壳体上,另一个用通信电缆引出接线盒壳体外部。
[0023] 红外收发器组成隔离收发器件:2路红外收发器与光伏组件接线盒内部通信电路的电子元器件连接,全部固定在接线盒壳体上;或用通信电缆全部引出接线盒壳体外部;或一个固定在接线盒壳体上,另一个用通信电缆引出接线盒壳体外部。2路红外收发器分别与相邻光伏组件的红外收发器对齐通信;或与外部装置的红外收发器对齐通信。两个红外收发器固定在接线盒壳体上,红外收发器需避开光伏系统的遮蔽物;或安装导光支架避开遮蔽物以及改变红外光的传输路径。如光伏组件边框上遮挡红外通信,可以采取边框开孔方式解决。
[0024] 接线盒或通信分配器或通信控制器可设置应急开关,通过应急开关控制电子开关与旁路开关,用于紧急状况时人工切断光伏系统的电源。
[0025] 电流和电压及温度传感器、电子开关和旁路开关、光电耦合器或红外收发器、微处理器、光伏组件汇流条等焊接在印刷电路板上,光伏组件为上述器件提供工作电源。
[0026] 印刷电路板固定在接线盒下壳中,接线盒上壳咬合在接线盒下壳上,并将金属导热件和印刷电路板及旁路二极管等器件牢固夹紧,改善散热。
[0027] 接线盒中灌注密封胶,将印刷电路板和上面的器件及带电物体封闭,提高防性能和改善接线盒的耐候性能。
[0028] 电子开关可以选用MOSFET、IGBT、三极管、可控等器件。旁路开关可以选用继电器、接触器等机械式开关器件。金属导热件可以选用及铝合金铜合金等材料。电压传感器采用电阻串分压、或选用霍尔等器件。电流传感器采用电阻、或选用霍尔等器件。温度传感器可选用热敏电阻半导体等器件。过电压保护器件可选用压敏电阻、TVS二极管等器件。隔离收发器件可选用光电耦合器、红外收发器、发光管与光敏管、压电器件、电磁耦合器件等。
[0029] 由以上技术方案可知,本发明能够实现光伏组件的信息检测,光伏组件之间隔离通信,光伏组件与外部装置隔离通信,光伏组件的通与断控制,故障检测与保护,改善器件散热和绝缘性能等功能。上述功能全部或部分封装在光伏组件接线盒中,以降低光伏系统成本,简化安装与维护,提高系统的可靠性和可控性。附图说明
[0030] 图1是实施例1的1个隔离收发器件与光伏组件和接线盒示意图;
[0031] 图2是实施例2的2个隔离收发器件与光伏组件和接线盒示意图;
[0032] 图3是实施例3的光伏组串与外部装置的通信分配器的连接示意图;
[0033] 图4是实施例4的隔离收发器件与光伏组件边框固定示意图;
[0034] 图5是实施例5的隔离收发器件直接与通信分配器连接示意图;
[0035] 图6是实施例6的接线盒上下壳与印刷电路板及金属导热件的组装图;
[0036] 图7是实施例7的光伏组件发电性能检测的接线盒电路示意图;
[0037] 图8是基于隔离收发器件的光伏系统通信架构系图;
[0038] 图9是1个隔离收发器件的通信与检测电路示意图;
[0039] 图10是2个隔离收发器件的通信与检测电路示意图;
[0040] 图11是电子开关和旁路开关与光伏组件正极串联电路示意图;
[0041] 图12是电子开关和旁路开关与光伏组件负极串联电路示意图;
[0042] 图13是光伏组件电缆和光伏组件汇流条及旁路二极管与印刷电路板连接示意图;
[0043] 图14是金属导热件和绝缘簿膜与印刷电路板及电子元器件组装示意图;
[0044] 图15是电阻器件串联构成检测电源电压的第一电压传感器示意图;
[0045] 图16是光电耦合器组合的隔离收发器件示意图;
[0046] 图17是红外发射管与红外接收管组合的隔离收发器件示意图;
[0047] 图18是光伏组串与外部装置的通信分配器的连接示意图;
[0048] 其中:
[0049] 1、接线盒下壳,2、接线盒上壳,3、印刷电路板,4、隔离收发器件,5、光伏组件,6、光伏组件边框,7、光伏组件汇流条,8、通信连接器插头,9、通信连接器插座,10、通信电缆,11、冷压金属端子,12、光伏组件连接器,13、金属导热件,14、绝缘簿膜,15、旁路二极管,16、电子开关,17、旁路开关,18、电压传感器,19、电流传感器,20、温度传感器,21、过电压保护器件,22、微处理器,23、续流二极管,24、外部隔离收发器件,25、太阳能电池组串,26、电阻,27、通信分配器,28、通信控制器,29、通信总线,30、电源母线,31、光伏组件电缆,32、光电耦合器,33、发射端,34、接收端,35、红外发射管,36、红外接收管,37、通信电路A,38、通信电路B,39、收发端口,40、隔离收发端口。

具体实施方式

[0050] 下面结合附图对本发明做进一步说明:
[0051] 实施例1
[0052] 如图1所示的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,本发明将隔离收发器件4(光电耦合器或红外收发器)其中一个发射端和接收端与光伏组件接线盒内部通信电路37连接,另一个隔离的发射端和接收端与接线盒壳体上的通信连接器插座9连接;通信电缆
10与接线盒内部通信电路38的电子元器件连接,引出接线盒外部并与通信连接器插8头连接。通信连接器插头8和通信连接器插座9也可以全部固定在接线盒壳体上;或用通信电缆
10全部引出接线盒壳体外部。光伏组件5的通信连接器插头8与相邻光伏组件接线盒壳体上的通信连接器插座9连接,通过相邻光伏组件接线盒内部的隔离收发器件4隔离通信。外部装置与光伏组件的通信连接器插头8或通信连接器插座9连接,通过外部隔离收发器件24或光伏组件5的隔离收发器件4隔离通信。隔离收发器件4、电流传感器19、电压传感器18、温度传感器20、微处理器22和旁路二极管15等电子元器件与印刷电路板3连接,并由光伏组件5提供电源。当光伏组件5需要具有电弧故障保护及过电流保护等功能,并能控制光伏组件导通或断开时,通过电子开关16和旁路开关17并联与,再与光伏组件5的正极或负极串联来实现。
[0053] 实施例2
[0054] 如图2所示的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,本发明将两个隔离收发器件4(光电耦合器或红外收发器)与通信连接器插头8和通信连接器插座9连接;或将隔离收发器件4封装在通信连接器插头8及通信连接器插座9中,用通信电缆10引出接线盒壳体外部;或通信连接器插座9固定在接线盒壳体上,通信连接器插头8用通信电缆10引出接线盒壳体外部;或将隔离收发器件4封装在光伏组件5的本体上。相邻光伏组件的隔离收发器件4连接并隔离通信;外部装置与光伏组件连接,通过外部隔离收发器件24或光伏组件的隔离收发器件4隔离通信。隔离收发器件4、电流传感器19、电压传感器18、温度传感器20、微处理器22和旁路二极管15等电子元器件与印刷电路板3连接,并由光伏组件5提供电源。当光伏组件5需要具有电弧故障保护及过电流保护等功能,并能控制光伏组件导通或断开时,通过电子开关16和旁路开关17并联,再与光伏组件5的正极或负极串联来实现。
[0055] 实施例3
[0056] 如图3所示的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,本发明将若干块光伏组件5串联连接,其中光伏组件5将通信连接器插头8与相邻光伏组件的通信连接器插座9连接,组串中最后一块光伏组件的通信连接器插头8与外部装置的通信分配器27连接。最后一块光伏组件通过通信分配器27内部的隔离收发器件隔离通信。隔离收发器件4、电流传感器19、电压传感器18、温度传感器20、微处理器22和旁路二极管15等电子元器件与印刷电路板
3连接,并由光伏组件5提供电源。当光伏组件5需要具有电弧故障保护及过电流保护等功能,并能控制光伏组件导通或断开时,通过电子开关16和旁路开关17并联,再与光伏组件5的正极或负极串联来实现。
[0057] 实施例4
[0058] 如图4所示的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,本发明将光伏组件的两个隔离收发器件4(光电耦合器或红外收发器)封装在光伏组件两侧的光伏组件边框6上,分别用通信电缆10与光伏组件接线盒内部通信电路37的电子元器件连接。相邻的光伏组件之间通过隔离收发器件4隔离通信。外部装置与光伏组件之间通过外部隔离收发器件24或光伏组件5的隔离收发器件4隔离通信。隔离收发器件4、电流传感器19、电压传感器18、温度传感器19、微处理器22和旁路二极管15等电子元器件与印刷电路板3连接,并由光伏组件5提供电源。当光伏组件5需要具有电弧故障保护及过电流保护等功能,并能控制光伏组件导通或断开时,通过电子开关和旁路开关17并联,再与光伏组件5的正极或负极串联来实现。
[0059] 实施例5
[0060] 如图5所示的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,本发明将光伏组件的隔离收发器件4(光电耦合器或红外收发器)其中一个发射端33和接收端34与光伏组件接线盒内部通信电路A37的电子元器件连接,另一个隔离的发射端33和接收端34与接线盒壳体上的通信连接器插座9连接;或将另一个隔离的发射端33和接收端34用通信电缆10引出光伏组件接线盒壳体外部,并与通信连接器插座9连接。外部装置的通信连接器插头8与光伏组件5的通信连接器插座9连接,通过隔离收发器件4隔离通信。隔离收发器件4、电流传感器19、电压传感器18、温度传感器20、微处理器22和旁路二极管15等电子元器件与印刷电路板
3连接,并由光伏组件5提供电源。当光伏组件5需要具有电弧故障保护及过电流保护等功能,并能控制光伏组件导通或断开时,通过电子开关16和旁路开关17并联,再与光伏组件5的正极或负极串联来实现。
[0061] 实施例6
[0062] 如图6和图14所示的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,本发明将接线盒中的旁路二极管15等电子元器件焊接在印刷电路板3上,光伏组件电缆31和通信电缆10与冷压金属端子11连接,冷压金属端子11和光伏组件汇流条7焊接在印刷电路板上,印刷电路板通过卡扣固定在接线盒下壳中。旁路二极管等电子元器件与印刷电路板上覆盖绝缘簿膜14,金属导热件13可采用导热系数较高的铝、铜等型号,金属导热件13通过卡扣和凸台与接线盒下壳1定位,并将绝缘簿膜14和电子元器件及印刷电路板3压紧。接线盒上壳2通过卡扣与接线盒下壳1固定,并将金属导热件13压紧夹牢。金属导热件13的一个面凸出接线盒下壳的侧面,或凸出接线盒上壳,直接暴露于接线盒外部环境中。接线盒下壳1中灌注密封胶,将电子元器件、印刷电路板3、光伏组件汇流条7和冷压金属端子11等带电物体密封防护。
[0063] 实施例7
[0064] 如图7所示的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒,本发明将电阻26串联构成电压传感器,分别并联在每个旁路二极15管阴极与光伏组件5负极之间;微处理器22通过串联电阻26分压,检测与旁路二极管15并联的太阳能电池组串25的电压;分析光伏组件内部所有太阳能电池组串电压性能差异,得知光伏组件是否正常。隔离收发器件4、电流传感器19、电压传感器18、温度传感器20、微处理器22和旁路二极管15等电子元器件与印刷电路板3连接,并由光伏组件5提供电源。当光伏组件5需要具有电弧故障保护及过电流保护等功能,并能控制光伏组件导通或断开时,通过电子开关16和旁路开关17并联与光伏组件5的正极或负极串联来实现。
[0065] 如图8所示的与光伏组件通信的外部装置。包括通信分配器27及隔离收发器件4、通信控制器28、通信总线29和电源母线30。多块光伏组件与一个通信分配器27串联隔离通信;多个通信分配器27并行连接在通信总线29上,并由通信电源母线30供电。通信总线29和电源母线30与通信控制器28连接。光伏组件5和通信分配器27受通信控制器操控。
[0066] 如图9所示的2个收发端口相互隔离的器件组成的通信和信息采集电路框图。电流传感器19、电压传感器18及温度传感器20分别与微处理器22及其外围接口电子元器件连接。微处理器22外围2个通信接口电路,其中一个与第一光电耦合器的发射端和第二光电耦合器的接收端连接,第一光电耦合器的接收端和第二光电耦合器的发射端与通信连接器插座9连接(或其中一个与第一红外收发器连接,第二红外收发器与通信连接器插座9连接);另一个直接与通信连接器插头8连接。光伏组件5通过电源变换电路为上述电路和器件提供电源。
[0067] 如图10所示的2组隔离通信器件组成的通信和信息采样电路框图。电流传感器19、电压传感器18及温度传感器20分别与微处理器22及其外围接口电子元器件连接。微处理器22外围2个通信接口电路,其中一个与第一红外收发器连接,另一个与第二红外收发器连接。2个红外收发器分别与通信连接插座和通信连接器插头组合封装。光伏组件通过电源变换电路为上述电路和器件提供电源。
[0068] 如图11所示的光伏组件控制导通与断开的电路框图。电流传感器19、电压传感器18及温度传感器20分别与微处理器22及其外围接口电子元器件连接。微处理器22外围2个通信接口电路,其中一个与第一光电耦合器的发射端和第二光电耦合器的接收端连接,第一光电耦合器的接收端和第二光电耦合器的发射端与通信连接器插座9连接(或其中一个与第一红外收发器连接,第二红外收发器与通信连接器插座9连接);另一个直接与通信连接器插头8连接。电子开关16与旁路开关17并联连接,再与光伏组件5的正极串联。光伏组件
5通过电源变换电路为上述电路和器件提供电源。
[0069] 如图12所示的光伏组件控制导通与断开的电路框图。电流传感器19、电压传感器18及温度传感器20分别与微处理器22及其外围接口电子元器件连接。微处理器22外围2个通信接口电路,其中一个与第一光电耦合器的发射端和第二光电耦合器的接收端连接,第一光电耦合器的接收端和第二光电耦合器的发射端与通信连接器插座9连接(或其中一个与第一红外收发器连接,第二红外收发器与通信连接器插座9连接);另一个直接与通信连接器插头8连接。电子开关16与旁路开关17和续流二极管23并联连接,再与光伏组件5的负极串联。光伏组件5通过电源变换电路为上述电路和器件提供电源。
[0070] 如图13所示的印刷电路板3与部分器件示意图。光伏组件汇流条7和旁路二极管15焊接在印刷电路板3上,光伏组件电缆31通过冷压金属端子11焊接在印刷电路板3上。印刷电路板3固定在接线盒下壳1上。
[0071] 如图14所示,金属导热件13与电子元器件的绝缘强化结构图。印刷电路板3与金属导热件13固定在接线盒下壳1上,金属导热件13将绝缘薄膜14和大功率电子元器件及印刷电路板3牢固夹紧。
[0072] 如图15所示的电阻构成的电压传感器示意图。多个电阻器件26串联并连接在采样电压的两端,通过串联电阻26分压获得与采样电路匹配的采样电压信号。
[0073] 如图16所示的2个光电耦合器32构成的隔离收发器件电路图。第一光电耦合器的发射端和第二光电耦合器的接收端构成收发端口,并与光伏组件接线盒内部的通信电路连接;第一光电耦合器的接收端和第二光电耦合器的发射端构成隔离收发端口,并通过通信连接器与相邻光伏组件或外部装置连接。
[0074] 如图17所示的红外收发器件构成的隔离收发电路图。一个红外发射管35和一个红外接收管36构成一个收发端口39,收发端口39之间通过红外线隔离通信。
[0075] 如图18所示的2个隔离收发器件的光伏组件及组串与外部装置通信连接图。光伏组件5的隔离收发器件4分别封装在通信连接器插头8和通信连接器插座9中;若干块光伏组件5串联连接,其中光伏组件5将通信连接器插头8与相邻光伏组件的通信连接器插座9连接,组串中最后一块光伏组件的通信连接器插头8或通信连接器插座9与外部装置的通信分配器27连接,与通信分配器隔离通信。
[0076] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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