[实用新型]光伏组串/阵列输出功率优化、汇流、火灾监控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能光伏发电系统的智能汇流箱，特别涉及一种具有光伏组串/阵列输出功率优化、汇流及火灾监控功能的装置。

背景技术

目前光伏电站在国家的政策激励下飞速发展，而光伏发电现状不容乐观，由于阴影、污染、光照不均、性能不一致等造成的效率下降困扰着每个电站，给光伏发电带来巨大的损失，直接影响发电量的考核指标。据国外某企业实验分析，如有18%以下的块状遮挡，会使光伏发电系統輸出功率下降82%，而12.5%的橫向遮挡，使系統輸出功率下降39%。

因此解决上述问题，提高发电效率是目前国内外重点关注的问题之一。目前市场陆续推出了几种方法，如：1）在组件上加装MPPT功率优化器，可大大改善现状，但由于成本高、安装难度等使应用推出受阻；2）防逆流汇流箱，可以防止逆流，但当组串/方阵被部分遮挡，则该组串/方阵剩余功率不能被利用，造成功率丢失。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有光伏组串/阵列由于阴影、污染、光照不均、性能不一致性等造成发电功率降低的缺点，提出一种光伏组串/阵列输出功率优化、汇流、火灾监控装置。本实用新型可为逆变器提供优化的功率输入，同时防止热斑效应造成组件永久损坏，进行火灾预警，并可及时断开供电回路。

具有汇流、火灾预警的智能汇流箱是太阳能光伏发电站的组成部件之一。由若干个光伏电池组件串、并联组成的光伏组串/阵列的输出端通过输出电力电缆与汇流箱内的光伏组串汇流单元连接。可有多组光伏组串/阵列的输出端连接到同一智能汇流箱内，汇流后输出到开关柜，开关柜再将汇流箱的输出电流再次汇流，输入逆变器。为防止火灾发生，采用并行于光伏组串/阵列、电力电缆的感温电缆通过监控单元实时监控、分析预警，并将信息传送电站监控管理中心报警。

本实用新型采用以下技术方案：

本发明在具有汇流、火灾预警的智能汇流箱中增加功率优化功能模块，该功率优化功能模块由原汇流箱CPU、PWM隔离驱动模块和n个升降压功率模块组成，n≥1。功率优化功能模块的输入端与汇流箱的熔丝连接，功率优化功能模块的输出端与汇流箱的汇流母排连接，功率优化功能模块通过PWM隔离驱动模块与汇流箱内原有CPU连接，所述的CPU控制功率优化功能模块中的电子开关的开闭。

增加了功率优化功能模块的汇流箱中，n组光伏组串/阵列经电力电缆与n组熔丝、n个电流传感器、n个升降压功率模块的输入端对应连接，升降压功率模块的输出端与汇流母排连接，并经避雷器、电压传感器、断路器或隔离开关输出，提供逆变器优化光伏电源，n≥1。

CPU通过其A/D接口实时监测传感器光伏组串/阵列的电流、电压数据，并通过其I/O端口监测电力电缆的感温电缆状态，CPU的PWM接口输出经PWM隔离驱动模块的输出端与升降压功率模块连接。

所述每个升降压功率模块中的输入端in与电子开关Jn_1的D连接，电子开关Jn_1的S分别与电子开关Jn_2的D、电感Ln一端连接，电感Ln另一端与二极管Dn正极连接，Dn负极输出与升降压功率模块输出outn端连接，电子开关Jn_2的S与母排负极连接。而电子开关Jn_1、Jn_2的G端分别与PWM隔离驱动模块输出对应连接。

与n组光伏组串/阵列和n根电力电缆并行铺设的n根感温电缆通过CPU的I/O接口、感温电缆接线端子对n组光伏组串/阵列、电力电缆、汇流单元进行火灾监测，并由CPU中的PWM接口输出，经PWM隔离驱动模块输出驱动信号，控制n组升降压模块中的电子开关的开、断，实现对n组光伏组串/阵列供电输出回路控制。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

当光伏组串/阵列正常发电时，CPU通过电流传感器监测光伏组串/阵列的电流、电压数据，当各光伏组串/阵列电流≤偏差值，CPU依据组件优化功率策略在PWM接口输出脉冲信号，经PWM驱动隔离模块分别控制升降压模块中的电子开关关闭，电子开关按脉冲控制电感能量转换，经二极管输出n组光伏组串/阵列优化功率并与母排、电容连接汇流。

如当某组光伏组串/阵列被遮挡，输出电流减少、电压降低时，最佳功率点被改变，CPU通过电流传感器监测该通道电流减小≥偏差值，CPU依据组串/阵列被遮挡控制策略在PWM接口经PWM隔离驱动模块步进输出脉冲信号和导通信号，导通信号控制电子开关导通，电流通过电感在电子开关受脉冲信号步进输出控制下进行能量转换，经二极管升压输出与电容母排汇流。