ZPB090型分體式光伏接線盒的設(shè)計(jì)

張 燦，趙 輝

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所，安徽蚌埠，233010)

1 引言

取之不盡，用之不竭的太陽(yáng)能，因其安全、干凈、環(huán)保而越來(lái)越受到人們的青睞。太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)成為全球競(jìng)相追逐的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。在中國(guó)，越來(lái)越多的企業(yè)加入這個(gè)“逐日企業(yè)”當(dāng)中，中國(guó)已經(jīng)成為全球第三大光伏制造基地，僅次于日本、德國(guó)。同時(shí)，也促進(jìn)了太陽(yáng)能相關(guān)零部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如太陽(yáng)能光伏接線盒、光伏連接器、控制器、逆變器、蓄電池等。

太陽(yáng)能光伏接線盒作為太陽(yáng)能電池組件的一個(gè)重要部件，是介于太陽(yáng)能電池組件構(gòu)成的太陽(yáng)能電池方陣和太陽(yáng)能電池充電控制裝置之間的連接器，是一門集電氣設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和材料科學(xué)相結(jié)合的跨領(lǐng)域的綜合性設(shè)計(jì)，為用戶提供了太陽(yáng)能電池板的組合連接方案。作為太陽(yáng)能電池組件的一種連接器，太陽(yáng)能光伏接線盒主要的作用就是將太陽(yáng)能電池模塊產(chǎn)生的電能經(jīng)電纜傳輸?shù)叫铍姵刭A存起來(lái)。由于太陽(yáng)能電池使用場(chǎng)合的特殊性和其本身的昂貴價(jià)值，太陽(yáng)能光伏接線盒必須具有以下幾個(gè)主要特征:①外殼有強(qiáng)烈的抗老化、耐紫外線能力;②符合于室外惡劣環(huán)境條件下的使用要求;③優(yōu)秀的散熱模式和合理的內(nèi)腔容積來(lái)有效降低內(nèi)部溫度，以滿足電氣安全要求;④良好的防水、防塵保護(hù)為用戶提供安全的連接方案。隨著太陽(yáng)能光伏電站的功率越來(lái)越大，光伏接線盒的功率也越來(lái)越大，并且還應(yīng)朝著體積小、電流承載能力大、散熱性號(hào)、結(jié)構(gòu)密封性號(hào)、安全可靠性高、用戶安裝使用的靈活等特點(diǎn)的趨勢(shì)發(fā)展。

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)是發(fā)電、傳輸、儲(chǔ)電、控制、逆變及輸出的工作系統(tǒng)，接線盒就是其中的傳輸部分。接線盒的其他作用還有:光伏板引出線的連接固定及對(duì)光伏板孤島效應(yīng)的保護(hù)，光伏板孤島效應(yīng)的保護(hù)是通過(guò)旁路二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2 主要技術(shù)參數(shù)

ZPB090型光伏接線盒的主要技術(shù)參數(shù)如下:

額定電壓:1000V;

額定電流:13A;

使用溫度:－40～90℃;

安全等級(jí):ClassⅡ;

防護(hù)等級(jí):IP67;

連接線規(guī)格:4mm2;

金屬端子材料:銅、鍍錫;

阻燃等級(jí):UL94－V0;

接觸電阻:＜0.3mΩ;

接線座:7個(gè);

二極管數(shù)量:4個(gè)。

3 設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目由左盒體組件、中盒體組件和右盒體組件組成。所述的左盒體組件、右盒體組件均包括負(fù)/正連接器、密封塞、連接線、壓塊、密封膠、左/右盒體、金屬件二極管和邊盒蓋組成，中盒體組件由密封膠、金屬件、二極管、中盒蓋和中盒體組成，并且盒體的一側(cè)都設(shè)置有開口向外的開口夾。所述的左、右盒體組件內(nèi)分別橫向設(shè)置一個(gè)二極管，中盒體組件設(shè)置兩個(gè)二極管，二極管的兩端分別連接在金屬件上，盒體的兩端分別開設(shè)有用于穿設(shè)鋁箔導(dǎo)線的開孔，左盒體組件連接光伏負(fù)極連接器，右盒體組件連接光伏正極連接器。本實(shí)用新型將接線盒設(shè)計(jì)成分體式，還可以節(jié)約材料，降低內(nèi)阻，減少電路在傳輸過(guò)程中的損耗。

3.1 左盒體組件的設(shè)計(jì)

左盒體組件圖紙如圖1所示。

圖1 左殼體組件圖紙

左盒體組件由負(fù)極連接器⑴、密封塞⑵、連接線⑶、壓塊⑷、密封膠⑸、左盒體⑹、金屬件⑺二極管⑻和邊盒蓋⑼組成，連接線的長(zhǎng)度由傳統(tǒng)接線盒的0.9m降低到分體式接線盒的0.5m，節(jié)約成本的同時(shí)降低傳輸回路的內(nèi)阻，從而降低電流在傳輸回路中的損耗;左盒體組件內(nèi)部采用灌封膠密封，增強(qiáng)接線盒的防塵、防水及耐腐蝕性能，從而延長(zhǎng)接線盒的使用壽命;連接線堵頭與盒體之間用超聲波焊接，固定連接線的同時(shí)，增強(qiáng)接線盒的防塵、防水及耐腐蝕性能;連接器與連接線的連接處采用密封塞密封，增強(qiáng)傳輸回路中連接時(shí)的防水、防塵及耐腐蝕性能;連接線引出端采用先鉚接后焊接的方式實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)引出端強(qiáng)度的同時(shí)也降低了回路電子，從而實(shí)現(xiàn)減小電流在傳輸過(guò)程中的損耗。

3.2 中殼體組件的設(shè)計(jì)

所述中盒體組件圖紙如圖2所示。

中盒體組件由密封膠⑸、金屬件⑺、二極管⑻、中盒蓋⑽和中盒體⑾組成，中盒體內(nèi)部采用灌封膠密封，增強(qiáng)接線盒的防塵、防水及耐腐蝕性能，從而延長(zhǎng)接線盒的使用壽命;連接線堵頭與盒體之間用超聲波焊接，固定連接線的同時(shí)，增強(qiáng)接線盒的防塵、防水及耐腐蝕性能;連接器與連接線的連接處采用密封塞密封，增強(qiáng)傳輸回路中連接時(shí)的防水、防塵及耐腐蝕性能。

圖2 中殼體組件圖紙

圖3 右殼體組件圖紙

3.3 右殼體組件的設(shè)計(jì)

所述右殼體組件圖紙如圖3所示。

右盒體組件由邊盒蓋⑼、右盒體⑿、二極管⑻、金屬件⑺、密封膠⑸、壓塊⑷、連接線⑶、密封塞⑵和正極連接器⒀組成，單根接線的長(zhǎng)度由傳統(tǒng)接線盒的0.9m降低到分體式接線盒的0.5m，節(jié)約成本的同時(shí)降低傳輸回路的內(nèi)阻，從而降低電流在傳輸回路中的損耗;右盒體內(nèi)部采用灌封膠密封，增強(qiáng)接線盒的防塵、防水及耐腐蝕性能，從而延長(zhǎng)接線盒的使用壽命;連接線堵頭與盒體之間用超聲波焊接，固定連接線的同時(shí)，增強(qiáng)接線盒的防塵、防水及耐腐蝕性能;連接器與連接線的連接處采用密封塞密封，增強(qiáng)傳輸回路中連接時(shí)的防水、防塵及耐腐蝕性能;連接線引出端采用先鉚接后焊接的方式實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)引出端強(qiáng)度的同時(shí)也降低了回路電子，從而實(shí)現(xiàn)減小電流在傳輸過(guò)程中的損耗。

3.4 右殼體組件的設(shè)計(jì)

ZPB090型光伏接線盒由左殼體組件、中殼體組件和右殼體組件組成，其總裝圖如圖4所示。

圖4 ZPB090型光伏接線盒總裝圖

4 結(jié)束語(yǔ)

ZPB090型光伏接線盒作為光伏組件中不可缺少的關(guān)鍵部件之一，它的設(shè)計(jì)直接影響到光伏組件的性能和用戶的使用、安裝和維護(hù)。機(jī)械性能設(shè)計(jì)需要滿足電氣性能和環(huán)境性能的要求，電氣性能和環(huán)境性能需要靠機(jī)械性能來(lái)保障，ZPB090型光伏接線盒綜合考慮了上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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