La caja de conexión del panel solar es el conector entre el panel solar y el dispositivo de control de carga, y es una parte importante del panel solar.Es un diseño integral interdisciplinario que combina diseño eléctrico, diseño mecánico y ciencia de materiales para proporcionar a los usuarios un esquema de conexión combinado para paneles solares.
La función principal de la caja de conexión solar es sacar la energía eléctrica generada por el panel solar a través del cable.Debido a la particularidad y alto precio de las células solares, las cajas de conexiones solares deben diseñarse especialmente para cumplir con los requisitos de los paneles solares.Podemos elegir entre cinco aspectos de la función, características, tipo, composición y parámetros de rendimiento de la caja de conexiones.
1. La función de la caja de conexión del panel solar
La función básica de la caja de conexiones solares es conectar el panel solar y la carga, y extraer la corriente generada por el panel fotovoltaico para generar electricidad.Otra función es proteger los cables salientes de los efectos de los puntos calientes.
(1) Conexión
La caja de conexiones solar actúa como puente entre el panel solar y el inversor.Dentro de la caja de conexiones, la corriente generada por el panel solar sale a través de terminales y conectores hacia el equipo eléctrico.
Para reducir al máximo la pérdida de energía de la caja de conexiones al panel solar, la resistencia del material conductor utilizado en la caja de conexiones del panel solar debe ser pequeña y la resistencia de contacto con el cable de la barra colectora también debe ser pequeña. .
(2) Función de protección de la caja de conexión solar
La función de protección de la caja de conexiones solares incluye tres partes:
1. A través del diodo de derivación se utiliza para evitar el efecto de punto caliente y proteger la batería y el panel solar;
2. Se utiliza un material especial para sellar el diseño, que es impermeable e ignífugo;
3. El diseño especial de disipación de calor reduce la caja de conexiones y la temperatura de funcionamiento del diodo de derivación reduce la pérdida de energía del panel solar debido a fugas de corriente.
2. Las características de la caja de conexiones fotovoltaica
(1) Resistencia a la intemperie
Cuando el material de la caja de conexiones fotovoltaica se utiliza en exteriores, resistirá la prueba del clima, como los daños causados por la luz, el calor, el viento y la lluvia.Las partes expuestas de la caja de conexiones fotovoltaica son el cuerpo de la caja, la tapa de la caja y el conector MC4, todos ellos fabricados con materiales resistentes a la intemperie.En la actualidad, el material más utilizado es el PPO, que es uno de los cinco plásticos de ingeniería general del mundo.Tiene las ventajas de alta rigidez, alta resistencia al calor, resistencia al fuego, alta resistencia y excelentes propiedades eléctricas.
(2) Resistencia a altas temperaturas y humedad
El entorno de trabajo de los paneles solares es muy duro.Algunos operan en zonas tropicales y la temperatura promedio diaria es muy alta;algunos operan en áreas de gran altitud y latitud, y la temperatura de funcionamiento es muy baja;en algunos lugares, la diferencia de temperatura entre el día y la noche es grande, como en las zonas desérticas.Por lo tanto, se requiere que las cajas de conexiones fotovoltaicas tengan excelentes propiedades de resistencia a altas y bajas temperaturas.
(3) Resistente a los rayos UV
Los rayos ultravioleta tienen ciertos daños a los productos plásticos, especialmente en áreas de meseta con aire enrarecido y alta irradiancia ultravioleta.
(4) Retardante de llama
Se refiere a la propiedad que posee una sustancia o por el tratamiento de un material que retrasa significativamente la propagación de la llama.
(5) Resistente al agua y al polvo
La caja de conexiones fotovoltaica general es resistente al agua y al polvo IP65, IP67, y la caja de conexiones fotovoltaica Slocable puede alcanzar el nivel más alto de IP68.
(6) Función de disipación de calor
Los diodos y la temperatura ambiente aumentan la temperatura en la caja de conexiones fotovoltaica.Cuando el diodo conduce, genera calor.Al mismo tiempo, también se genera calor debido a la resistencia de contacto entre el diodo y el terminal.Además, el aumento de la temperatura ambiente también aumentará la temperatura dentro de la caja de conexiones.
Los componentes dentro de la caja de conexiones fotovoltaica que son susceptibles a altas temperaturas son los anillos de sellado y los diodos.Las altas temperaturas acelerarán la velocidad de envejecimiento del anillo de sellado y afectarán el rendimiento del sellado de la caja de conexiones;Hay una corriente inversa en el diodo, y la corriente inversa se duplicará por cada aumento de 10 °C en la temperatura.La corriente inversa reduce la corriente consumida por la placa de circuito, lo que afecta la potencia de la placa.Por tanto, las cajas de conexiones fotovoltaicas deben tener excelentes propiedades de disipación de calor.
Un diseño térmico común es instalar un disipador de calor.Sin embargo, la instalación de disipadores de calor no resuelve por completo el problema de la disipación de calor.Si se instala un disipador de calor en la caja de conexiones fotovoltaica, la temperatura del diodo disminuirá temporalmente, pero la temperatura de la caja de conexiones seguirá aumentando, lo que afectará la vida útil del sello de goma;Si se instala fuera de la caja de conexiones, por un lado, afectará el sellado general de la caja de conexiones y, por otro lado, también es fácil que el disipador de calor se corroa.
3. Tipos de cajas de conexiones solares
Hay dos tipos principales de cajas de conexiones: ordinarias y en maceta.
Las cajas de conexiones normales se sellan con juntas de silicona, mientras que las cajas de conexiones rellenas de goma se rellenan con silicona de dos componentes.La caja de conexiones ordinaria se ha utilizado anteriormente y es fácil de operar, pero el anillo de sellado envejece fácilmente cuando se usa durante mucho tiempo.La caja de conexiones tipo encapsulado es complicada de operar (debe llenarse con gel de sílice de dos componentes y curarse), pero el efecto de sellado es bueno y es resistente al envejecimiento, lo que puede garantizar un sellado efectivo a largo plazo de la Caja de conexiones y el precio es ligeramente más barato.
4. La composición de la caja de conexión solar
La caja de conexiones de conexión solar se compone de cuerpo de caja, cubierta de caja, conectores, terminales, diodos, etc. Algunos fabricantes de cajas de conexiones han diseñado disipadores de calor para mejorar la distribución de temperatura en la caja, pero la estructura general no ha cambiado.
(1) Cuerpo de caja
El cuerpo de la caja es la parte principal de la caja de conexiones, con terminales y diodos incorporados, conectores externos y cubiertas de la caja.Es la parte del marco de la caja de conexiones solares y cumple con la mayoría de los requisitos de resistencia a la intemperie.El cuerpo de la caja generalmente está hecho de PPO, que tiene las ventajas de alta rigidez, alta resistencia al calor, resistencia al fuego y alta resistencia.
(2) Cubierta de la caja
La tapa de la caja puede sellar el cuerpo de la caja, evitando el agua, el polvo y la contaminación.La estanqueidad se refleja principalmente en el anillo de sellado de goma incorporado, que evita que entre aire y humedad en la caja de conexiones.Algunos fabricantes colocan un pequeño orificio en el centro de la tapa e instalan la membrana de diálisis en el aire.La membrana es transpirable e impermeable y no hay filtración de agua durante tres metros bajo el agua, lo que desempeña un buen papel en la disipación y el sellado del calor.
El cuerpo de la caja y la cubierta de la caja generalmente están moldeados por inyección a partir de materiales con buena resistencia a la intemperie, que tienen las características de buena elasticidad, resistencia a los cambios de temperatura y resistencia al envejecimiento.
(3) Conector
Los conectores conectan terminales y equipos eléctricos externos como inversores, controladores, etc. El conector está hecho de PC, pero muchas sustancias corroen fácilmente la PC.El envejecimiento de las cajas de conexiones solares se refleja principalmente en: los conectores se corroen fácilmente y las tuercas de plástico se agrietan fácilmente bajo impactos de baja temperatura.Por lo tanto, la vida útil de la caja de conexiones es la vida útil del conector.
(4) Terminales
Los diferentes fabricantes de bloques de terminales el espaciado entre terminales también es diferente.Hay dos tipos de contacto entre el terminal y el cable saliente: uno es contacto físico, como el tipo de apriete, y el otro es del tipo soldadura.
(5) Diodos
Los diodos en las cajas de conexiones fotovoltaicas se utilizan como diodos de derivación para evitar efectos de puntos calientes y proteger los paneles solares.
Cuando el panel solar funciona normalmente, el diodo de derivación está apagado y hay una corriente inversa, es decir, la corriente oscura, que generalmente es inferior a 0,2 microamperios.La corriente oscura reduce la corriente producida por un panel solar, aunque en una cantidad muy pequeña.
Lo ideal es que cada célula solar tenga conectado un diodo de derivación.Sin embargo, es muy antieconómico debido a factores como el precio y el coste de los diodos de derivación, las pérdidas de corriente oscura y la caída de tensión en condiciones de funcionamiento.Además, la ubicación del panel solar está relativamente concentrada y se deben proporcionar condiciones suficientes de disipación de calor después de conectar el diodo.
Por lo tanto, generalmente es razonable utilizar diodos de derivación para proteger múltiples células solares interconectadas.Esto puede reducir el coste de producción de los paneles solares, pero también puede afectar negativamente a su rendimiento.Si se reduce la potencia de una célula solar en una serie de células solares, la serie de células solares, incluidas las que funcionan correctamente, quedan aisladas de todo el sistema de paneles solares mediante el diodo de derivación.De esta forma, debido al fallo de un panel solar, la potencia de salida de todo el panel solar disminuirá mucho.
Además de las cuestiones anteriores, también se debe considerar cuidadosamente la conexión entre un diodo de derivación y sus diodos de derivación adyacentes.Estas conexiones están sujetas a algunos esfuerzos que son producto de cargas mecánicas y cambios cíclicos de temperatura.Por lo tanto, en el uso prolongado del panel solar, la conexión mencionada anteriormente puede fallar debido a la fatiga, lo que hace que el panel solar sea anormal.
Efecto de punto caliente
En una configuración de panel solar, las células solares individuales se conectan en serie para lograr voltajes más altos en el sistema.Una vez bloqueada una de las células solares, la célula solar afectada ya no funcionará como fuente de energía, sino que se convertirá en un consumidor de energía.Otras células solares sin protección continúan transportando corriente a través de ellas, provocando grandes pérdidas de energía, desarrollando "puntos calientes" e incluso dañando las células solares.
Para evitar este problema, se conectan diodos de derivación en paralelo con una o varias células solares en serie.La corriente de derivación evita la célula solar blindada y pasa a través del diodo.
Cuando la célula solar funciona normalmente, el diodo de derivación se apaga al revés, lo que no afecta al circuito;Si hay una celda solar anormal conectada en paralelo con el diodo de derivación, la corriente de toda la línea estará determinada por la celda solar de corriente mínima y la corriente estará determinada por el área de blindaje de la celda solar.Decidir.Si el voltaje de polarización inversa es mayor que el voltaje mínimo de la celda solar, el diodo de derivación conducirá y la celda solar anormal entrará en cortocircuito.
Se puede ver que el punto caliente es la calefacción del panel solar o la calefacción local, y el panel solar en el punto caliente está dañado, lo que reduce la potencia de salida del panel solar e incluso conduce al desguace del panel solar, lo que reduce seriamente la vida útil. del panel solar y trae peligro oculto a la seguridad de generación de energía de la central eléctrica, y la acumulación de calor provocará daños al panel solar.
Principio de selección de diodos
La selección del diodo de derivación sigue principalmente los siguientes principios: ① La tensión soportada es el doble de la tensión máxima de funcionamiento inverso;② La capacidad actual es el doble de la corriente máxima de trabajo inversa;③ La temperatura de la unión debe ser mayor que la temperatura de la unión real;④ Resistencia térmica pequeña;⑤ pequeña caída de presión.
5. Parámetros de rendimiento de la caja de conexiones del módulo fotovoltaico
(1) Propiedades eléctricas
El rendimiento eléctrico de la caja de conexiones del módulo fotovoltaico incluye principalmente parámetros como voltaje de trabajo, corriente de trabajo y resistencia.Para medir si una caja de conexiones está calificada, el rendimiento eléctrico es un vínculo crucial.
①Voltaje de trabajo
Cuando el voltaje inverso a través del diodo alcanza un cierto valor, el diodo se romperá y perderá conductividad unidireccional.Para garantizar la seguridad de uso, se especifica el voltaje máximo de trabajo inverso, es decir, el voltaje máximo del dispositivo correspondiente cuando la caja de conexiones funciona en condiciones normales de trabajo.El voltaje de funcionamiento actual de la caja de conexiones fotovoltaica es de 1000 V (CC).
②Corriente de temperatura de unión
También conocida como corriente de trabajo, se refiere al valor máximo de corriente directa que se permite pasar a través del diodo cuando funciona de forma continua durante un tiempo prolongado.Cuando la corriente fluye a través del diodo, la matriz se calienta y la temperatura aumenta.Cuando la temperatura excede el límite permitido (aproximadamente 140 °C para tubos de silicio y 90 °C para tubos de germanio), la matriz se sobrecalentará y dañará.Por lo tanto, el diodo en uso no debe exceder el valor de corriente operativa directa nominal del diodo.
Cuando se produce el efecto de punto caliente, la corriente fluye a través del diodo.En términos generales, cuanto mayor sea la corriente de temperatura de la unión, mejor y mayor será el rango de trabajo de la caja de conexiones.
③Resistencia de conexión
No existe un requisito de rango claro para la resistencia de conexión, solo refleja la calidad de la conexión entre el terminal y la barra colectora.Hay dos formas de conectar los terminales, una es mediante abrazadera y la otra mediante soldadura.Ambos métodos tienen ventajas y desventajas:
En primer lugar, la sujeción es rápida y el mantenimiento es conveniente, pero el área con el bloque de terminales es pequeña y la conexión no es lo suficientemente confiable, lo que resulta en una alta resistencia de contacto y fácil de calentar.
En segundo lugar, el área conductora del método de soldadura debe ser pequeña, la resistencia de contacto debe ser pequeña y la conexión debe ser firme.Sin embargo, debido a la alta temperatura de soldadura, el diodo es fácil quemarse durante el funcionamiento.
(2) Ancho de la tira de soldadura
El llamado ancho de electrodo se refiere al ancho de la línea de salida del panel solar, es decir, la barra colectora, y también incluye el espacio entre los electrodos.Teniendo en cuenta la resistencia y el espaciado de la barra colectora, existen tres especificaciones: 2,5 mm, 4 mm y 6 mm.
(3) Temperatura de funcionamiento
La caja de conexiones se utiliza junto con el panel solar y tiene una gran adaptabilidad al medio ambiente.En términos de temperatura, el estándar actual es – 40 ℃ ~ 85 ℃.
(4) Temperatura de unión
La temperatura de la unión del diodo afecta la corriente de fuga en el estado apagado.En términos generales, la corriente de fuga se duplica por cada aumento de 10 grados en la temperatura.Por lo tanto, la temperatura nominal de la unión del diodo debe ser mayor que la temperatura real de la unión.
El método de prueba de la temperatura de la unión del diodo es el siguiente:
Después de calentar el panel solar a 75 (℃) durante 1 hora, la temperatura del diodo de derivación debe ser inferior a su temperatura máxima de funcionamiento.Luego aumente la corriente inversa a 1,25 veces el ISC durante 1 hora; el diodo de derivación no debería fallar.
6. Precauciones
(1) prueba
Las cajas de conexiones solares deben probarse antes de su uso.Los elementos principales incluyen apariencia, sellado, clasificación de resistencia al fuego, calificación de diodos, etc.
(2) Cómo utilizar la caja de conexiones solares
① Asegúrese de que la caja de conexiones solares haya sido probada y calificada antes de su uso.
② Antes de realizar el pedido de producción, confirme la distancia entre los terminales y el proceso de diseño.
③Al instalar la caja de conexiones, aplique pegamento de manera uniforme y completa para garantizar que el cuerpo de la caja y el panel posterior del panel solar estén completamente sellados.
④Asegúrese de distinguir los polos positivo y negativo al instalar la caja de conexiones.
⑤ Al conectar la barra colectora al terminal de contacto, asegúrese de verificar si la tensión entre la barra colectora y el terminal es suficiente.
⑥ Cuando utilice terminales de soldadura, el tiempo de soldadura no debe ser demasiado largo para no dañar el diodo.
⑦Al instalar la cubierta de la caja, asegúrese de sujetarla firmemente.
2023-12-20
