[发明专利]一种光伏交直流智能配电箱

权利要求书

1.一种光伏交直流智能配电箱，由直流侧、交流侧和控制板三部分组成，其特征在于：直流侧包括8对光伏组串输入接口，每4对光伏组串输入并联汇流形成一路DC输出；每对光伏组串输入回路均接高压熔丝一(F1)，防倒灌和过电流，输入回路接防反二极管一(D1)，抑制并联电池组串之间形成环流，然后串接霍尔电流传感器一(L1)测量每路输入直流电流，并引出电压测量点一，并串入继电器一(K1)用于控制当前光伏组串输入回路的通断，可根据该光伏发电系统功率智能调节接入逆变器的光伏组串数；汇流后的DC输出回路间并联雷击浪涌保护器一，然后串接直流断路器一(Q1)实现DC输出短路保护，串接霍尔电流传感器二(L2)监测每路DC输出电流，并引出电压测量点二；交流侧回路接入霍尔电流传感器三(L3)和电压传感器四(L4)用于测量逆变器输出交流电流、电压瞬时值，串入继电器二(K2)和继电器三(K3)用于控制逆变器输出到电网回路的通断，并联防雷器二，串入断路器二(Q2)保护并网回路，然后并联霍尔电压传感器五(L5)用于测量电网电压实时信号，最后接入低压电网。

配电箱控制板包括：CPU、信号调理放大模块、多选一模拟开关、过零检测电路、过/欠电压电流保护模块、辅助电源模块、RS232通讯模块、继电器控制电路、蜂鸣器、按键设定与LED显示，所有的电流、电压采样值以及外部传感器输入经信号调理模块后连接多个八选一模拟开关输入到AVR单片机的A/D转换模块，控制单元将数据运算处理后控制直流侧8对光伏组串输入回路的继电器通断，实现直流侧检测保护和智能调节接入逆变器的组串路数的功能；过零检测电路用于检测交流侧电网电压和逆变器输出电流的过零点完成对其频率和相位的跟踪；过/欠电压、电流保护电路是将逆变器输出交流电流、电压信号与上、下限值经电压比较器得到4类故障信号，输入到四组R/S触发三态输出锁存器，得到故障报警信号，再由CPU发出控制信号驱动继电器控制交流侧回路通断，并控制蜂鸣器发生报警信号，实现过/欠电压、电流保护功能。

2.如权利要求1所述的一种光伏交直流智能配电箱，其特征在于：所述控制单元同时采用3种成熟的防孤岛策略：第一种防孤岛策略为比较所述控制单元通过所述电压传感器一(L4)捕获的逆变器输出电压与通过所述电压传感器二(L5)捕获的电网电压的之间差值来确定是否存在电力孤岛；第二种防孤岛策略为比较所述控制单元通过所述电流传感器三(L3)捕获的逆变器输出电流与通过所述电压传感器二(L5)捕获的电网电压的频率的误差来确定是否存在电力孤岛；第三种策略为比较所述控制单元通过所述电流传感器三(L3)捕获的逆变器输出电流与通过所述电压传感器二(L5)捕获的电网电压的相位的误差来确定是否存在电力孤岛。将这3种成熟的防孤岛策略联合使用确保了并网系统的安全性。当超过误差阀值时即判定为发生孤岛效应，单片机迅速响应发出报警信号，控制继电器二(K2)及继电器三(K3)切断向电网的供电。

3.如权利要求1所述的一种光伏交直流智能配电箱，其特征在于：具有直流侧监测保护、智能调节接入光伏组串路数和功率的功能，由操作人员通过按键单元设定负载功率，单片机根据计算结果发出控制信号，经光耦隔离驱动8个继电器一(K1)的通断，智能调节接入逆变器的光伏组串数。当单片机通过电流传感器一(L1)及电压采样点一捕获信号判断其所对应的一路光伏组串输入出现故障或发生阴影遮挡时，通过断开相应的继电器一(K1)，将该路关断，同时通过闭合相应的继电器一(K1)，智能切换到另一路光伏组串输入。

4.如权利要求1所述的一种光伏交直流智能配电箱，其特征在于：还包括外部传感器模拟量输入接口，可接受外部传感器采集的组件温度、环境温度、风速、辐照量等信息，经A/D转换后送LED显示和远程通讯。

5.如权利要求1所述的一种光伏交直流智能配电箱，其特征在于：配电箱的控制板电源可选用外部电源输入或者PV自供电，其中PV自供电模块的输入电压来自光伏组串汇流后的DC回路，输出为±12V的直流电压，采用反激式开关稳压电源，以UC3845为核心控制芯片，该辅助电源的工作电压更宽，输出电压稳定。

6.如权利要求1所述的一种光伏交直流智能配电箱，其特征在于：远程通讯功能使用RS232通讯接口，由单片机的RXD、TXD引脚通过光耦隔离单元驱动，支持标准Modbus RTU协议，方便系统集成，可将监控数据传输到上位机系统以及客户端交互式应用平台，方便用户随时了解发电系统运行情况。