汇流箱设计方案

智能型光伏阵列汇流箱设计方案xxx公司2010年智能型光伏汇流箱设计方案第2页共10页目录1.概述..................................................................................................................32.性能特点..........................................................................................................33.技术指标..........................................................................................................34.系统框图..........................................................................................................45.器件选型..........................................................................................................46.功能实现..........................................................................................................87.结构设计..........................................................................................................9智能型光伏汇流箱设计方案第3页共10页1.概述对于大型光伏并网发电系统，为了减少光伏组件与逆变器之间连接线，方便维护，提高可靠性，一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置。智能型光伏阵列防雷汇流箱产品就是为了满足这一要求而特别设计的，可与光伏逆变器产品相配套组成完整的光伏发电系统解决方案。使用光伏汇流箱，用户可以根据逆变器输入的直流电压范围，把一定数量的规格相同的光伏组件串联组成1个光伏组件串列，再将若干个串列接入光伏阵列防雷汇流箱，通过防雷器与断路器后输出，方便了后级逆变器的接入。2.性能特点智能光伏防雷汇流箱具有如下性能特点：（1）满足室外安装的使用要求，防水等级达到IP65；（2）同时可接入8/16路光伏阵列，每路配16A1000Vdc保险丝（根据光伏系统配置情况，可更换其他等级）；（3）配有光伏专用高压防雷器，正极对地、负极对地、正负极之间都具备防雷功能；（4）采用正负极分别串联的四极断路器提高直流耐压值；（5）对输入阵列进行电流监控，本机LED显示及通过RS485方式输出电流值；（6）对汇流后电压进行监控，本机LED显示及通过RS485方式输出电压值。3.技术指标智能光伏防雷汇流箱技术指标如下：最大光伏阵列电压1000Vdc最大光伏阵列并联输入路数8路每路熔丝额定电流(可更换)16A输出端子大小德国HUMMELPG21防护等级IP65环境温度-30℃～+60℃环境湿度0～99％宽x高x深600x500x180mm重量智能型光伏汇流箱设计方案第4页共10页标准配件如下：直流总输出空开有光伏专用防雷模块有串列电流监测有防雷器失效监测有通讯接口RS4854.系统框图本系统以PIC18F4620单片机作为控制核心，完成对多达16路的光伏电池板的电流采样、汇流后的电压采样、防雷模块状态的遥信控制、与上位机进行数据通讯，回传光伏阵列的连接状态信息等功能。系统框图如下图所示。PIC18F4620采样板AI1+I8+V1V8VHFL1RS485通讯输出核心控制板HL+采样板BI1-I8-HL-1234P?Header4HL+HL-+12-12+1-2M34Iin1Iin2U?VHDC9~30V输入+12-12采样板AI9+I16+HL+采样板BI9-I16-HL-V9V16HL+HL-FL1直流空开电压传感器防雷模块0BT-PV1000/DPAS-HVC10005.器件选型5.1CPUPIC18F4620是采用10位A/D和纳瓦技术的40引脚增强型闪存单片机。它具有多种功耗管理模式，灵活的振荡器结构。外设特点包括具有高灌/拉电流25mA/25mA，3个可编程外部中断，4个输入电平变化中断，拥有最多13路通道的10位模数转换器模块（A/D），自动采样功能，可在休眠期间进行转换。具体指标见下表。智能型光伏汇流箱设计方案第5页共10页表1PIC18系列单片机配置特殊功能：*优化的C编译器架构：-为优化重入代码而设计的可选的扩展指令集*可进行100,000次擦写操作的增强型闪存程序存储器（典型值）*可进行1,000,000次擦写操作的数据EEPROM存储器（典型值）*闪存/数据EEPROM保存时间：100年（典型值）*可在软件控制下自行编程*中断优先级*8x8单周期硬件乘法器*扩展型看门狗定时器（WDT）：-可编程周期从4ms到131s*通过两个引脚进行单电源5V在线串行编程（In-CircuitSerialProgramming(TM)，ICSP(TM)）*通过两个引脚进行在线调试（In-CircuitDebug，ICD）*宽工作电压范围：2.0V到5.5V*带软件使能选项的可编程欠压复位（Brown-outReset，BOR）基于PIC18F4620的完善的功能，本系统选择它作为核心控制器。5.2电流传感器莱姆电流传感器是瑞士LEM公司推出的产品，有多种系列产品问世，在工业控制中获得广泛应用。它的原理是基于霍尔效应，是模块化的有源电流传感器，它把普通互感器与霍尔元件、电子线路有机地结合起来，充分发挥了普通互感测量范围宽的长处和电子线路反应速度快的优势，同时，其传感器电路由于与被测电路是隔离的，因此，LEM电流传感器的接入对被测电路的影响可以降到最低以至于完全可以忽略不计。LEM电流传感器可对直流、交流及脉动电流智能型光伏汇流箱设计方案第6页共10页进行测量…。LEMLEM电流传感器以其优良的巧的结构，业已成为工业控制领域中电流的最佳解决方案，并被广泛的应用于驱动器、电机绕组、高频大电流测量等场合中。5.3电压传感器PAS-HVC100-1500型电压传感器是一种将直流、交流、脉冲电压无失真的转换成隔离电流以此来实现对被测电压测量的模块，隔离测量，高精确度、高线性度、高集成度、体积小结构简单、长期工作稳定且适应各种工作环境。主要应用：电源设备、照明系统、变频器、铁路以及各种工业自动化控制领域。★交、直流、脉冲均可测量★优秀的隔离性能★过载能力强★响应时间快★全量程优良的线性度★抗干扰能力强5.3.1产品描述：原边额定输入：0…1500V电压测量方式：端子式测量副边额定输出：0…50mA供电电源：DC±12…24V5.3.2电参数原边电流测量范围：0…2000V测量精度：0.7%线性精度：≤0.2%响应时间：tr≤13μS@10%ofVpMAX智能型光伏汇流箱设计方案第7页共10页频带宽度：DC…13KHz电流失调：IO≤±0.20mA@TA=25℃温度漂移：IO≤0.020%/℃带载能力：RL=0…200?工频耐压：输入/输出/外壳AC6.0KV；1mA/min电源消耗：输出电流±25mA（供电DC±15V）5.3.3常规参数接线方式：接插端子导线连接工作温度：（-40…+85）℃工作湿度：（10-90%）无凝露存储温度：（-40…+85）℃外壳材料：符合UL94-V0执行标准：EN501785.4KBT-PVD1000防雷模块+遥信触点1组智能型光伏汇流箱设计方案第8页共10页5.5直流断路器汇流箱内配置的断路器等级为750V，160A，采用正负极分别串联的四极断路器提高直流耐压值，可承受的直流电压值不小于DC1000V。5.6熔断器保险丝的最小等级可由光伏组件的短路电流计算而得，系统中的使用的保险丝及接线的额定值需要满足最小1.56倍的Isc取值。汇流箱所配的保险丝等级为1000V/16A，因此计算出每路光伏组件的最大短路电流为16/1.56=10.25A。6.功能实现6.1电流电压信号采集各路光伏组件正极连线通过电流互感器，输出与输入电流成正比的电压信号2.5±0.625V，通过八选一模拟开关切换各路信号，循环采集各路电流，输出一路至单片机A/D通道，完成电流信号采集。汇流后的电压，通过电压互感器，输出与输入电压成正比的电流信号（0~50mA)，经采样电阻后，转换为电压信号0~5V，输入单片机A/D通道，完成电压信号采集。6.2汇流8路或者16路光伏组件连线采取正负极分开汇流模式，通过小型汇流排连接，送至四极直流断路器的正负端。6.3防雷采用太阳能专用电涌保护模块，按照左图所示连接，可实现正极对地、负极对地、正负极之间的防雷保护。当系统遭受雷击破坏后，一组遥信触点可发给单片机，告知处于故障状态，以便及时维修。6.4通讯汇流箱的通讯参数可以直接在电路板上进行设定和查看，通过拨码开关进行通讯地址的设定，通过按键和LED查看当前通讯参数与状态。智能型光伏汇流箱设计方案第9页共10页拨码开关为二进制编码按照从右到左的顺序，分别为地址二进制编码的0-7位，参见上图的地址定义。拨码开关向上为1，向下为0。例如：00000001表示1，00000010表示2，00000011表示3。本机提供按键查询通讯参数，上部按键为A1,下面按键为A2,具体定义如下：多有只汇流箱时，参照下面线缆连接图连接，注意直流电源输入不得低于9V，485总线上并联12Ω电阻。A1B1V1+V1-A2B2V2+V2-汇流箱1A1B1V1+V1-A2B2V2+V2-汇流箱2A1B1V1+V1-A2B2V2+V2-汇流箱N120DC9V数据采集仪上位机直流电源9V~30VR485AR485B7.结构设计本设备的体积初步定为670mm×536mm×192mm（宽×高×深），建议为直立挂墙安装。端子大小与连接线大小，根据下表对不同的端子查询选择合适的线缆。智能型光伏汇流箱设计方案第10页共10页光伏阵列防雷汇流箱采用钥匙开启与关闭机箱，方法是将钥匙插入锁内，顺时针拧动，则关闭机箱，逆时针拧动，则开启机箱。注意必须上下两个锁都开启和关闭才能有效的打开和关闭机箱。逆变器的输入端位于机壳的下部，采用防水电缆填料函，可实现IP65的防护。防水电缆填料函外形图如下。汇流箱底部端子布置图见下图。