La caixa de connexió del panell solar és el connector entre el panell solar i el dispositiu de control de càrrega, i és una part important del panell solar.Es tracta d'un disseny integral interdisciplinari que combina disseny elèctric, disseny mecànic i ciència dels materials per oferir als usuaris un esquema de connexió combinat per a plaques solars.
La funció principal de la caixa de connexió solar és produir l'energia elèctrica generada pel panell solar a través del cable.A causa de la particularitat i el preu elevat de les cèl·lules solars, les caixes de connexió solar han d'estar especialment dissenyades per satisfer els requisits de les plaques solars.Podem triar entre cinc aspectes de la funció, característiques, tipus, composició i paràmetres de rendiment de la caixa de connexió.
1. La funció de la caixa de connexió del panell solar
La funció bàsica de la caixa de connexió solar és connectar el panell solar i la càrrega, i extreure el corrent generat pel panell fotovoltaic per generar electricitat.Una altra funció és protegir els cables de sortida dels efectes de punts calents.
(1) Connexió
La caixa de connexió solar actua com a pont entre el panell solar i l'inversor.Dins de la caixa de connexió, el corrent generat pel panell solar s'extreu a través de terminals i connectors i cap a l'equip elèctric.
Per tal de reduir al màxim la pèrdua d'energia de la caixa de connexions al panell solar, la resistència del material conductor utilitzat a la caixa de connexions del panell solar ha de ser petita i la resistència de contacte amb el cable de la barra colectora també ha de ser petita. .
(2) Funció de protecció de la caixa de connexió solar
La funció de protecció de la caixa de connexió solar inclou tres parts:
1. A través del díode de bypass s'utilitza per evitar l'efecte de punt calent i protegir la bateria i el panell solar;
2. El material especial s'utilitza per segellar el disseny, que és impermeable i ignífug;
3. El disseny especial de dissipació de calor redueix la caixa de connexió i la La temperatura de funcionament del díode de bypass redueix la pèrdua d'energia del panell solar a causa de la fuita de corrent.
2. Les característiques de la caixa de connexió fotovoltaica
(1) Resistència a la intempèrie
Quan el material de la caixa de connexió fotovoltaica s'utilitza a l'aire lliure, resistirà la prova del clima, com ara els danys causats per la llum, la calor, el vent i la pluja.Les parts exposades de la caixa de connexió fotovoltaica són el cos de la caixa, la coberta de la caixa i el connector MC4, que estan fets amb materials resistents a la intempèrie.Actualment, el material més utilitzat és el PPO, que és un dels cinc plàstics d'enginyeria generals del món.Té els avantatges d'una alta rigidesa, alta resistència a la calor, resistència al foc, alta resistència i excel·lents propietats elèctriques.
(2) Resistència a alta temperatura i humitat
L'entorn de treball de les plaques solars és molt dur.Alguns operen en zones tropicals, i la temperatura mitjana diària és molt alta;alguns operen en zones d'altitud i latitud elevada, i la temperatura de funcionament és molt baixa;en alguns llocs, la diferència de temperatura entre el dia i la nit és gran, com les zones desèrtiques.Per tant, cal que les caixes de connexió fotovoltaiques tinguin excel·lents propietats de resistència a altes temperatures i baixes temperatures.
(3) Resistent als UV
Els raigs ultraviolats tenen certs danys als productes plàstics, especialment a les zones de l'altiplà amb aire prim i alta irradiació ultraviolada.
(4) Retard de flama
Es refereix a la propietat que posseeix una substància o pel tractament d'un material que retarda significativament la propagació de la flama.
(5) Impermeable i a prova de pols
La caixa de connexió fotovoltaica general és impermeable i a prova de pols IP65, IP67, i la caixa de connexió fotovoltaica Slocable pot assolir el nivell més alt d'IP68.
(6) Funció de dissipació de calor
Els díodes i la temperatura ambient augmenten la temperatura a la caixa de connexió fotovoltaica.Quan el díode condueix, genera calor.Al mateix temps, també es genera calor a causa de la resistència de contacte entre el díode i el terminal.A més, l'augment de la temperatura ambient també augmentarà la temperatura dins de la caixa de connexió.
Els components dins de la caixa de connexió fotovoltaica que són susceptibles a altes temperatures són els anells de segellat i els díodes.L'alta temperatura accelerarà la velocitat d'envelliment de l'anell de segellat i afectarà el rendiment de segellat de la caixa de connexió;hi ha un corrent invers al díode, i el corrent invers es duplicarà per cada augment de temperatura de 10 °C.El corrent invers redueix el corrent extret per la placa de circuit, afectant la potència de la placa.Per tant, les caixes de connexió fotovoltaiques han de tenir excel·lents propietats de dissipació de calor.
Un disseny tèrmic comú és instal·lar un dissipador de calor.Tanmateix, la instal·lació de dissipadors de calor no resol completament el problema de la dissipació de la calor.Si s'instal·la un dissipador de calor a la caixa de connexions fotovoltaica, la temperatura del díode disminuirà temporalment, però la temperatura de la caixa de connexions encara augmentarà, cosa que afectarà la vida útil del segell de goma;Si s'instal·la fora de la caixa de connexions, d'una banda, afectarà el segellat general de la caixa de connexions, d'altra banda, també és fàcil que el dissipador de calor es corroeixi.
3. Tipus de caixes d'unió solar
Hi ha dos tipus principals de caixes de connexió: ordinàries i en test.
Les caixes de connexió ordinàries estan segellades amb segells de silicona, mentre que les caixes de connexió plenes de goma s'omplen amb silicona de dos components.La caixa de connexió ordinària s'ha utilitzat anteriorment i és fàcil d'utilitzar, però l'anell de segellat és fàcil d'envellir quan s'utilitza durant molt de temps.La caixa de connexió de tipus encapsulat és complicada d'operar (cal omplir-se amb gel de sílice de dos components i curar-se), però l'efecte de segellat és bo i és resistent a l'envelliment, cosa que pot garantir el segellat efectiu a llarg termini del caixa de connexió i el preu és una mica més barat.
4. La composició de la caixa de connexió solar
La caixa de connexió solar es compon de cos de caixa, coberta de caixa, connectors, terminals, díodes, etc. Alguns fabricants de caixes de connexió han dissenyat dissipadors de calor per millorar la distribució de la temperatura a la caixa, però l'estructura general no ha canviat.
(1) Cos de caixa
El cos de la caixa és la part principal de la caixa de connexió, amb terminals i díodes integrats, connectors externs i cobertes de caixa.És la part del marc de la caixa de connexió solar i suporta la majoria dels requisits de resistència a la intempèrie.El cos de la caixa sol estar fet de PPO, que té els avantatges d'una alta rigidesa, alta resistència a la calor, resistència al foc i alta resistència.
(2) Coberta de caixa
La coberta de la caixa pot segellar el cos de la caixa, evitant l'aigua, la pols i la contaminació.L'estanquitat es reflecteix principalment en l'anell de segellat de goma integrat, que evita que l'aire i la humitat entrin a la caixa de connexió.Alguns fabricants fan un petit forat al centre de la tapa i instal·len la membrana de diàlisi a l'aire.La membrana és transpirable i impermeable, i no hi ha filtracions d'aigua durant tres metres sota l'aigua, la qual cosa té un bon paper en la dissipació de calor i el segellat.
El cos de la caixa i la coberta de la caixa generalment estan modelats per injecció amb materials amb bona resistència a la intempèrie, que tenen les característiques d'una bona elasticitat, resistència als cops de temperatura i resistència a l'envelliment.
(3) Connector
Els connectors connecten terminals i equips elèctrics externs com inversors, controladors, etc. El connector està fet de PC, però el PC es corroeix fàcilment per moltes substàncies.L'envelliment de les caixes de connexió solar es reflecteix principalment en: els connectors es corroeixen fàcilment i les femelles de plàstic es trenquen fàcilment sota un impacte a baixa temperatura.Per tant, la vida útil de la caixa de connexió és la vida útil del connector.
(4) Terminals
Els diferents fabricants de blocs de terminals també són diferents.Hi ha dos tipus de contacte entre el terminal i el cable de sortida: un és de contacte físic, com ara el tipus d'estrenyiment, i l'altre és el tipus de soldadura.
(5) Díodes
Els díodes de les caixes de connexions fotovoltaiques s'utilitzen com a díodes de derivació per evitar efectes de punts calents i protegir els panells solars.
Quan el panell solar funciona amb normalitat, el díode de bypass està en estat apagat i hi ha un corrent invers, és a dir, el corrent fosc, que generalment és inferior a 0,2 microamperes.El corrent fosc redueix el corrent produït per un panell solar, encara que en una quantitat molt petita.
Idealment, cada cèl·lula solar hauria de tenir connectat un díode de bypass.No obstant això, és molt poc econòmic a causa de factors com el preu i el cost dels díodes de bypass, les pèrdues de corrent fosc i la caiguda de tensió en condicions de funcionament.A més, la ubicació del panell solar està relativament concentrada i s'han de proporcionar condicions suficients de dissipació de calor després de connectar el díode.
Per tant, generalment és raonable utilitzar díodes de derivació per protegir múltiples cèl·lules solars interconnectades.Això pot reduir el cost de producció dels panells solars, però també pot afectar negativament el seu rendiment.Si es redueix la producció d'una cèl·lula solar en una sèrie de cèl·lules solars, la sèrie de cèl·lules solars, incloses les que funcionen correctament, s'aïllen de tot el sistema de panells solars mitjançant el díode de derivació.D'aquesta manera, a causa de la fallada d'un panell solar, la potència de sortida de tot el panell solar baixarà molt.
A més dels problemes anteriors, també s'ha de considerar acuradament la connexió entre un díode de derivació i els seus díodes de derivació adjacents.Aquestes connexions estan subjectes a unes tensions que són el producte de càrregues mecàniques i canvis cíclics de temperatura.Per tant, en l'ús a llarg termini del panell solar, la connexió esmentada pot fallar a causa de la fatiga, fent que el panell solar sigui anormal.
Efecte de punt calent
En una configuració de panells solars, les cèl·lules solars individuals es connecten en sèrie per aconseguir tensions més altes del sistema.Un cop bloquejada una de les cèl·lules solars, la cèl·lula solar afectada deixarà de funcionar com a font d'energia, sinó que es convertirà en un consumidor d'energia.Altres cèl·lules solars sense ombres continuen transportant corrent a través d'elles, causant grans pèrdues d'energia, desenvolupant "punts calents" i fins i tot danyant les cèl·lules solars.
Per evitar aquest problema, els díodes de bypass es connecten en paral·lel amb una o diverses cèl·lules solars en sèrie.El corrent de derivació evita la cèl·lula solar blindada i passa pel díode.
Quan la cèl·lula solar funciona amb normalitat, el díode de bypass s'apaga a la inversa, cosa que no afecta el circuit;si hi ha una cèl·lula solar anormal connectada en paral·lel amb el díode de derivació, el corrent de tota la línia estarà determinat per la cèl·lula solar de corrent mínima i el corrent estarà determinat per l'àrea de blindatge de la cèl·lula solar.Decideix.Si la tensió de polarització inversa és superior a la tensió mínima de la cèl·lula solar, el díode de derivació conduirà i la cèl·lula solar anormal quedarà en curtcircuit.
Es pot veure que el punt calent és la calefacció del panell solar o la calefacció local, i el panell solar al punt calent està danyat, la qual cosa redueix la potència del panell solar i fins i tot provoca el desballestament del panell solar, la qual cosa redueix seriosament la vida útil. del panell solar i comporta un perill ocult per a la seguretat de la generació d'energia de la central elèctrica, i l'acumulació de calor provocarà danys al panell solar.
Principi de selecció de díodes
La selecció del díode de bypass segueix principalment els principis següents: ① La tensió de resistència és el doble de la tensió de treball inversa màxima;② La capacitat actual és el doble del corrent de treball invers màxim;③ La temperatura de la unió ha de ser superior a la temperatura de la unió real;④ Resistència tèrmica petita;⑤ petita caiguda de pressió.
5. Paràmetres de rendiment de la caixa de connexió del mòdul fotovoltaic
(1) Propietats elèctriques
El rendiment elèctric de la caixa de connexió del mòdul fotovoltaic inclou principalment paràmetres com ara la tensió de treball, el corrent de treball i la resistència.Per mesurar si una caixa de connexió està qualificada, el rendiment elèctric és un enllaç crucial.
① Tensió de treball
Quan la tensió inversa a través del díode arriba a un cert valor, el díode es trencarà i perdrà conductivitat unidireccional.Per garantir la seguretat d'ús, s'especifica la tensió de treball inversa màxima, és a dir, la tensió màxima del dispositiu corresponent quan la caixa de connexió funciona en condicions normals de treball.La tensió de treball actual de la caixa de connexió fotovoltaica és de 1000 V (CC).
② Corrent de temperatura de la unió
També conegut com a corrent de treball, es refereix al valor màxim de corrent directe que pot passar pel díode quan funciona de manera contínua durant molt de temps.Quan el corrent flueix pel díode, la matriu s'escalfa i la temperatura augmenta.Quan la temperatura supera el límit permès (uns 140 °C per als tubs de silici i 90 °C per als tubs de germani), la matriu es sobreescalfarà i es farà malbé.Per tant, el díode en ús no ha de superar el valor nominal de corrent de funcionament directe del díode.
Quan es produeix l'efecte de punt calent, el corrent flueix pel díode.En termes generals, com més gran sigui el corrent de temperatura de la unió, millor i més gran serà el rang de treball de la caixa de connexió.
③ Resistència de connexió
No hi ha un requisit clar de rang per a la resistència de connexió, només reflecteix la qualitat de la connexió entre el terminal i la barra colectora.Hi ha dues maneres de connectar els terminals, una és la connexió de subjecció i l'altra és la soldadura.Tots dos mètodes tenen avantatges i desavantatges:
En primer lloc, la subjecció és ràpida i el manteniment és convenient, però l'àrea amb el bloc de terminals és petita i la connexió no és prou fiable, el que resulta en una gran resistència de contacte i fàcil d'escalfar.
En segon lloc, l'àrea conductora del mètode de soldadura ha de ser petita, la resistència de contacte ha de ser petita i la connexió ha de ser estreta.Tanmateix, a causa de l'alta temperatura de soldadura, el díode és fàcil de cremar durant el funcionament.
(2) Amplada de la cinta de soldadura
L'anomenada amplada de l'elèctrode fa referència a l'amplada de la línia de sortida del panell solar, és a dir, la barra colectora, i també inclou l'espai entre els elèctrodes.Tenint en compte la resistència i l'espaiat de la barra colectora, hi ha tres especificacions: 2,5 mm, 4 mm i 6 mm.
(3) Temperatura de funcionament
La caixa de connexions s'utilitza conjuntament amb el panell solar i té una gran adaptabilitat al medi ambient.Pel que fa a la temperatura, l'estàndard actual és -40 ℃ ~ 85 ℃.
(4) Temperatura de la unió
La temperatura de la unió del díode afecta el corrent de fuga en estat apagat.En termes generals, el corrent de fuga es duplica per cada augment de temperatura de 10 graus.Per tant, la temperatura nominal de la unió del díode ha de ser superior a la temperatura de la unió real.
El mètode de prova de la temperatura d'unió del díode és el següent:
Després d'escalfar el panell solar a 75 (℃) durant 1 hora, la temperatura del díode de bypass hauria de ser inferior a la seva temperatura màxima de funcionament.A continuació, augmenteu el corrent invers a 1,25 vegades ISC durant 1 hora, el díode de bypass no hauria de fallar.
6. Precaucions
(1) Prova
Les caixes de connexió solar s'han de provar abans d'utilitzar-les.Els elements principals inclouen l'aspecte, el segellat, la qualificació de resistència al foc, la qualificació del díode, etc.
(2) Com utilitzar la caixa de connexió solar
① Assegureu-vos que la caixa de connexió solar s'hagi provat i qualificat abans d'utilitzar-lo.
② Abans de fer la comanda de producció, confirmeu la distància entre els terminals i el procés de disseny.
③Quan instal·leu la caixa de connexió, apliqueu cola de manera uniforme i completa per assegurar-vos que el cos de la caixa i la placa posterior del panell solar estiguin completament segellats.
④ Assegureu-vos de distingir els pols positius i negatius quan instal·leu la caixa de connexió.
⑤ Quan connecteu la barra de bus al terminal de contacte, assegureu-vos de comprovar si la tensió entre la barra de bus i el terminal és suficient.
⑥ Quan utilitzeu terminals de soldadura, el temps de soldadura no ha de ser massa llarg, per no danyar el díode.
⑦Quan instal·leu la coberta de la caixa, assegureu-vos de subjectar-la fermament.
20-12-2023
