Hộp kết nối tấm pin mặt trời là đầu nối giữa tấm pin mặt trời và thiết bị điều khiển sạc, đồng thời là bộ phận quan trọng của tấm pin mặt trời.Đây là một thiết kế toàn diện liên ngành kết hợp thiết kế điện, thiết kế cơ khí và khoa học vật liệu để cung cấp cho người dùng sơ đồ kết nối kết hợp cho các tấm pin mặt trời.
Chức năng chính của hộp kết nối năng lượng mặt trời là tạo ra năng lượng điện do tấm pin mặt trời tạo ra thông qua cáp.Do tính đặc thù và giá thành của pin mặt trời cao nên hộp nối năng lượng mặt trời phải được thiết kế đặc biệt để đáp ứng yêu cầu của tấm pin mặt trời.Chúng ta có thể chọn từ năm khía cạnh về chức năng, đặc điểm, loại, thành phần và thông số hiệu suất của hộp nối.
1. Chức năng của hộp kết nối tấm pin năng lượng mặt trời
Chức năng cơ bản của hộp kết nối năng lượng mặt trời là kết nối tấm pin mặt trời với tải, đồng thời lấy dòng điện do tấm quang điện tạo ra để tạo ra điện.Một chức năng khác là bảo vệ các dây dẫn ra khỏi các hiệu ứng điểm nóng.
(1) Kết nối
Hộp nối năng lượng mặt trời đóng vai trò là cầu nối giữa tấm pin mặt trời và biến tần.Bên trong hộp nối, dòng điện do tấm pin mặt trời tạo ra sẽ được dẫn ra ngoài qua các cực và đầu nối rồi đi vào thiết bị điện.
Để giảm thiểu tổn thất điện năng của hộp nối với bảng năng lượng mặt trời, điện trở của vật liệu dẫn điện được sử dụng trong hộp nối bảng năng lượng mặt trời phải nhỏ và điện trở tiếp xúc với dây dẫn thanh cái cũng phải nhỏ. .
(2) Chức năng bảo vệ của hộp kết nối năng lượng mặt trời
Chức năng bảo vệ của hộp nối năng lượng mặt trời bao gồm ba phần:
1. Thông qua diode bypass được sử dụng để ngăn chặn hiệu ứng điểm nóng và bảo vệ pin và bảng điều khiển năng lượng mặt trời;
2. Vật liệu đặc biệt được sử dụng để bịt kín thiết kế, có khả năng chống thấm nước và chống cháy;
3. Thiết kế tản nhiệt đặc biệt làm giảm hộp nối và nhiệt độ hoạt động của diode bypass giúp giảm tổn thất năng lượng của tấm pin mặt trời do rò rỉ dòng điện.
2. Đặc điểm của Hộp nối PV
(1) Khả năng chống chịu thời tiết
Khi vật liệu hộp nối quang điện được sử dụng ngoài trời, nó sẽ chịu được thử thách của khí hậu, chẳng hạn như hư hỏng do ánh sáng, nhiệt, gió và mưa.Các bộ phận hở của hộp nối PV là thân hộp, nắp hộp và đầu nối MC4 đều được làm bằng vật liệu chịu được thời tiết.Hiện nay, vật liệu được sử dụng phổ biến nhất là PPO, là một trong năm loại nhựa kỹ thuật tổng hợp trên thế giới.Nó có ưu điểm là độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt cao, chống cháy, độ bền cao và tính chất điện tuyệt vời.
(2) Khả năng chịu nhiệt độ và độ ẩm cao
Môi trường làm việc của các tấm pin mặt trời rất khắc nghiệt.Một số hoạt động ở vùng nhiệt đới, nhiệt độ trung bình hàng ngày rất cao;một số hoạt động ở khu vực có độ cao và vĩ độ cao, nhiệt độ hoạt động rất thấp;ở một số nơi, chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm rất lớn, chẳng hạn như vùng sa mạc.Do đó, hộp nối quang điện bắt buộc phải có đặc tính chịu nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp tuyệt vời.
(3) Chống tia cực tím
Tia cực tím có tác hại nhất định đối với sản phẩm nhựa, đặc biệt là ở vùng cao nguyên có không khí loãng và bức xạ tia cực tím cao.
(4) Khả năng chống cháy
Đề cập đến đặc tính của một chất hoặc bằng cách xử lý vật liệu làm chậm đáng kể sự lan truyền của ngọn lửa.
(5) Chống nước và chống bụi
Hộp nối quang điện thông thường có khả năng chống thấm nước và chống bụi theo tiêu chuẩn IP65, IP67 và hộp nối quang điện có thể định vị có thể đạt mức cao nhất là IP68.
(6) Chức năng tản nhiệt
Điốt và nhiệt độ môi trường xung quanh làm tăng nhiệt độ trong hộp nối PV.Khi diode dẫn điện, nó sẽ tạo ra nhiệt.Đồng thời, nhiệt cũng được tạo ra do điện trở tiếp xúc giữa diode và cực.Ngoài ra, nhiệt độ môi trường tăng cũng sẽ làm nhiệt độ bên trong hộp nối tăng lên.
Các thành phần bên trong hộp nối PV dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao là các vòng đệm và điốt.Nhiệt độ cao sẽ đẩy nhanh tốc độ lão hóa của vòng đệm và ảnh hưởng đến hiệu suất bịt kín của hộp nối;có một dòng điện ngược trong diode và dòng điện ngược sẽ tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng lên 10 ° C.Dòng điện ngược làm giảm dòng điện do bảng mạch rút ra, ảnh hưởng đến nguồn điện của bảng mạch.Vì vậy, hộp nối quang điện phải có đặc tính tản nhiệt tuyệt vời.
Một thiết kế tản nhiệt phổ biến là lắp đặt một bộ tản nhiệt.Tuy nhiên, việc lắp đặt tản nhiệt không giải quyết được hoàn toàn vấn đề tản nhiệt.Nếu lắp tản nhiệt trong hộp nối quang điện, nhiệt độ của diode sẽ tạm thời giảm nhưng nhiệt độ của hộp nối vẫn tăng, điều này sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của gioăng cao su;Nếu lắp bên ngoài hộp nối, một mặt sẽ ảnh hưởng đến độ kín tổng thể của hộp nối, mặt khác cũng dễ khiến tản nhiệt bị ăn mòn.
3. Các loại hộp nối năng lượng mặt trời
Có hai loại hộp nối chính: loại thường và loại dạng chậu.
Các hộp nối thông thường được bịt kín bằng gioăng silicone, trong khi các hộp nối làm bằng cao su được làm đầy bằng silicone hai thành phần.Hộp nối thông thường đã được sử dụng trước đó, dễ vận hành nhưng vòng đệm kín dễ bị lão hóa khi sử dụng lâu dài.Hộp nối kiểu bầu vận hành phức tạp (cần đổ đầy silica gel hai thành phần và xử lý), nhưng hiệu quả bịt kín tốt và có khả năng chống lão hóa, có thể đảm bảo độ kín hiệu quả lâu dài của hộp nối. hộp nối, và giá rẻ hơn một chút.
4. Thành phần hộp kết nối năng lượng mặt trời
Hộp nối kết nối năng lượng mặt trời bao gồm thân hộp, vỏ hộp, đầu nối, thiết bị đầu cuối, điốt, v.v. Một số nhà sản xuất hộp nối đã thiết kế tản nhiệt để tăng cường phân bổ nhiệt độ trong hộp, nhưng cấu trúc tổng thể không thay đổi.
(1) Thân hộp
Thân hộp là bộ phận chính của hộp nối, được tích hợp sẵn các đầu nối và điốt, đầu nối bên ngoài và vỏ hộp.Nó là phần khung của hộp kết nối năng lượng mặt trời và chịu hầu hết các yêu cầu về khả năng chống chịu thời tiết.Thân hộp thường được làm bằng PPO, có ưu điểm là độ cứng cao, chịu nhiệt cao, chống cháy và độ bền cao.
(2) Bìa hộp
Vỏ hộp có thể bịt kín thân hộp, ngăn nước, bụi và ô nhiễm.Độ kín chủ yếu thể hiện ở vòng đệm cao su tích hợp, giúp ngăn không khí và hơi ẩm xâm nhập vào hộp nối.Một số nhà sản xuất khoét một lỗ nhỏ ở giữa nắp và lắp màng lọc máu vào không khí.Màng thoáng khí và không thấm nước, không có nước thấm trong ba mét dưới nước, có tác dụng tốt trong việc tản nhiệt và bịt kín.
Thân hộp và vỏ hộp thường được đúc phun từ vật liệu có khả năng chống chịu thời tiết tốt, có đặc tính đàn hồi tốt, chống sốc nhiệt độ và chống lão hóa.
(3) Đầu nối
Đầu nối kết nối các thiết bị đầu cuối và các thiết bị điện bên ngoài như bộ biến tần, bộ điều khiển, v.v. Đầu nối được làm bằng PC nhưng PC dễ bị ăn mòn bởi nhiều chất.Sự lão hóa của hộp nối năng lượng mặt trời chủ yếu thể hiện ở chỗ: các đầu nối dễ bị ăn mòn, đai ốc nhựa dễ bị nứt khi chịu tác động của nhiệt độ thấp.Vì vậy, tuổi thọ của hộp nối chính là tuổi thọ của đầu nối.
(4) Thiết bị đầu cuối
Các nhà sản xuất khác nhau của khối thiết bị đầu cuối, khoảng cách giữa các thiết bị đầu cuối cũng khác nhau.Có hai loại tiếp xúc giữa thiết bị đầu cuối và dây đi: một loại là tiếp xúc vật lý, chẳng hạn như loại siết chặt, và loại còn lại là loại hàn.
(5) Điốt
Điốt trong hộp nối PV được sử dụng làm điốt rẽ nhánh để ngăn chặn hiệu ứng điểm nóng và bảo vệ các tấm pin mặt trời.
Khi bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoạt động bình thường, diode rẽ nhánh ở trạng thái tắt và có dòng điện ngược, tức là dòng điện tối, thường nhỏ hơn 0,2 microampe.Dòng điện tối làm giảm dòng điện do tấm pin mặt trời tạo ra, mặc dù với một lượng rất nhỏ.
Lý tưởng nhất là mỗi pin mặt trời nên được kết nối với một diode rẽ nhánh.Tuy nhiên, nó rất không kinh tế do các yếu tố như giá cả và chi phí của điốt rẽ nhánh, tổn thất dòng điện tối và sụt áp trong điều kiện vận hành.Ngoài ra, vị trí của tấm pin mặt trời tương đối tập trung và cần cung cấp đủ điều kiện tản nhiệt sau khi kết nối diode.
Do đó, nhìn chung việc sử dụng điốt rẽ nhánh để bảo vệ nhiều pin mặt trời được kết nối với nhau là hợp lý.Điều này có thể làm giảm chi phí sản xuất các tấm pin mặt trời nhưng cũng có thể ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của chúng.Nếu đầu ra của một pin mặt trời trong một loạt pin mặt trời bị giảm, thì hàng loạt pin mặt trời, bao gồm cả những pin đang hoạt động bình thường, sẽ bị cô lập khỏi toàn bộ hệ thống bảng năng lượng mặt trời bằng điốt rẽ nhánh.Bằng cách này, do một tấm pin mặt trời bị hỏng, công suất đầu ra của toàn bộ tấm pin mặt trời sẽ giảm đi rất nhiều.
Ngoài các vấn đề trên, việc kết nối giữa diode bypass và các diode bypass lân cận của nó cũng phải được xem xét cẩn thận.Các kết nối này phải chịu một số ứng suất là sản phẩm của tải trọng cơ học và sự thay đổi nhiệt độ theo chu kỳ.Vì vậy, trong quá trình sử dụng tấm pin mặt trời trong thời gian dài, kết nối nói trên có thể bị hỏng do mỏi, từ đó khiến tấm pin mặt trời trở nên bất thường.
Hiệu ứng điểm nóng
Trong cấu hình bảng điều khiển năng lượng mặt trời, các pin mặt trời riêng lẻ được kết nối nối tiếp để đạt được điện áp hệ thống cao hơn.Khi một trong các pin mặt trời bị chặn, pin mặt trời bị ảnh hưởng sẽ không còn hoạt động như một nguồn năng lượng nữa mà trở thành thiết bị tiêu thụ năng lượng.Các pin mặt trời không được che chắn khác tiếp tục cho dòng điện chạy qua, gây tổn thất năng lượng cao, phát triển các “điểm nóng” và thậm chí làm hỏng pin mặt trời.
Để tránh vấn đề này, điốt rẽ nhánh được nối song song với một hoặc nhiều pin mặt trời nối tiếp.Dòng điện bỏ qua đi qua pin mặt trời được che chắn và đi qua diode.
Khi pin mặt trời hoạt động bình thường, diode bypass sẽ tắt ngược lại, không ảnh hưởng đến mạch điện;nếu có một pin mặt trời bất thường được kết nối song song với diode bypass, dòng điện của toàn bộ dòng sẽ được xác định bởi pin mặt trời có dòng điện tối thiểu và dòng điện sẽ được xác định bởi vùng che chắn của pin mặt trời.Quyết định.Nếu điện áp phân cực ngược cao hơn điện áp tối thiểu của pin mặt trời, diode rẽ nhánh sẽ dẫn điện và pin mặt trời bất thường sẽ bị chập.
Có thể thấy, điểm nóng là hệ thống sưởi của tấm pin mặt trời hoặc hệ thống sưởi cục bộ, tấm pin mặt trời tại điểm nóng bị hỏng, làm giảm công suất phát của tấm pin mặt trời, thậm chí dẫn đến hỏng tấm pin mặt trời, làm giảm nghiêm trọng tuổi thọ sử dụng. của bảng điều khiển năng lượng mặt trời và mang lại mối nguy hiểm tiềm ẩn cho sự an toàn của nhà máy điện, và sự tích tụ nhiệt sẽ dẫn đến hư hỏng bảng điều khiển năng lượng mặt trời.
Nguyên tắc lựa chọn điốt
Việc lựa chọn diode bypass chủ yếu tuân theo các nguyên tắc sau: ① Điện áp chịu được gấp đôi điện áp làm việc ngược tối đa;② Công suất hiện tại gấp đôi dòng điện làm việc ngược tối đa;③ Nhiệt độ mối nối phải cao hơn nhiệt độ mối nối thực tế;④ Điện trở nhiệt nhỏ;⑤ giảm áp suất nhỏ.
5. Thông số hiệu suất của hộp nối mô-đun PV
(1) Tính chất điện
Hiệu suất điện của hộp nối mô-đun PV chủ yếu bao gồm các thông số như điện áp làm việc, dòng điện làm việc và điện trở.Để đo xem hộp nối có đủ tiêu chuẩn hay không, hiệu suất điện là một mắt xích quan trọng.
①Điện áp làm việc
Khi điện áp ngược trên diode đạt đến một giá trị nhất định, diode sẽ bị hỏng và mất tính dẫn điện một chiều.Để đảm bảo an toàn khi sử dụng, điện áp làm việc ngược tối đa được chỉ định, tức là điện áp tối đa của thiết bị tương ứng khi hộp nối hoạt động trong điều kiện làm việc bình thường.Điện áp làm việc hiện tại của hộp nối PV là 1000V (DC).
②Dòng điện nhiệt độ mối nối
Còn được gọi là dòng điện làm việc, nó dùng để chỉ giá trị dòng điện thuận tối đa được phép đi qua diode khi nó hoạt động liên tục trong thời gian dài.Khi dòng điện chạy qua diode, khuôn sẽ nóng lên và nhiệt độ tăng lên.Khi nhiệt độ vượt quá giới hạn cho phép (khoảng 140°C đối với ống silicon và 90°C đối với ống germanium), khuôn sẽ quá nóng và bị hỏng.Do đó, diode đang sử dụng không được vượt quá giá trị dòng điện hoạt động thuận định mức của diode.
Khi hiệu ứng điểm nóng xảy ra, dòng điện chạy qua diode.Nói chung, dòng nhiệt độ đường giao nhau càng lớn thì càng tốt và phạm vi hoạt động của hộp nối càng lớn.
③Điện trở kết nối
Không có yêu cầu phạm vi rõ ràng về điện trở kết nối, nó chỉ phản ánh chất lượng kết nối giữa thiết bị đầu cuối và thanh cái.Có hai cách để kết nối các thiết bị đầu cuối, một là kết nối kẹp và hai là hàn.Cả hai phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm:
Trước hết, việc kẹp nhanh và bảo trì thuận tiện, nhưng diện tích của khối đầu cuối nhỏ và kết nối không đủ tin cậy, dẫn đến điện trở tiếp xúc cao và dễ nóng.
Thứ hai, diện tích dẫn điện của phương pháp hàn phải nhỏ, điện trở tiếp xúc phải nhỏ và kết nối phải chặt chẽ.Tuy nhiên, do nhiệt độ hàn cao nên diode dễ bị cháy trong quá trình hoạt động.
(2) Chiều rộng của dải hàn
Cái gọi là chiều rộng điện cực đề cập đến chiều rộng của đường đi ra của tấm pin mặt trời, nghĩa là thanh cái, và cũng bao gồm khoảng cách giữa các điện cực.Xét về điện trở và khoảng cách của thanh cái, có ba thông số kỹ thuật: 2,5mm, 4mm và 6 mm.
(3) Nhiệt độ hoạt động
Hộp nối được sử dụng kết hợp với tấm pin mặt trời và có khả năng thích ứng mạnh với môi trường.Về nhiệt độ, tiêu chuẩn hiện nay là – 40oC ~ 85oC.
(4) Nhiệt độ mối nối
Nhiệt độ tiếp giáp diode ảnh hưởng đến dòng rò ở trạng thái tắt.Nói chung, dòng rò tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng thêm 10 độ.Do đó, nhiệt độ tiếp giáp định mức của diode phải cao hơn nhiệt độ tiếp giáp thực tế.
Phương pháp kiểm tra nhiệt độ đường giao nhau của diode như sau:
Sau khi làm nóng tấm pin mặt trời đến 75(°C) trong 1 giờ, nhiệt độ của diode bypass phải thấp hơn nhiệt độ hoạt động tối đa của nó.Sau đó tăng dòng ngược lên 1,25 lần ISC trong 1 giờ, diode rẽ nhánh sẽ không bị hỏng.
6. Biện pháp phòng ngừa
(1) Kiểm tra
Hộp nối năng lượng mặt trời nên được kiểm tra trước khi sử dụng.Các mục chính bao gồm hình thức bên ngoài, độ kín, đánh giá khả năng chống cháy, chất lượng diode, v.v.
(2) Cách sử dụng Hộp nối năng lượng mặt trời
① Hãy đảm bảo rằng hộp nối năng lượng mặt trời đã được kiểm tra và đủ tiêu chuẩn trước khi sử dụng.
② Trước khi đặt hàng sản xuất, vui lòng xác nhận khoảng cách giữa các thiết bị đầu cuối và quy trình bố trí.
③Khi lắp đặt hộp nối, bôi keo đều và toàn diện để đảm bảo thân hộp và bảng nối đa năng của tấm pin mặt trời được bịt kín hoàn toàn.
④Hãy chắc chắn phân biệt được cực dương và cực âm khi lắp đặt hộp nối.
⑤ Khi kết nối thanh cái với thiết bị đầu cuối tiếp điểm, hãy nhớ kiểm tra xem độ căng giữa thanh cái và thiết bị đầu cuối có đủ hay không.
⑥ Khi sử dụng các cực hàn, thời gian hàn không được quá lâu để không làm hỏng diode.
⑦Khi lắp nắp hộp, hãy nhớ kẹp chặt nó.
20-12-2023
