一种智能接线盒及其太阳能系统的制作方法

本实用新型实施例涉及太阳能发电技术领域，具体涉及一种智能接线盒及其太阳能系统。

背景技术：

目前环境问题是全世界都在关注和关心的问题，推动清洁能源、可再生能源替代煤、燃料是一种势不可挡的趋势。太阳能就是清洁能源成员中之一，也是重要组成部分，并逐渐显现出其地位。其中利用太阳能组件单元进行光电转换是太阳能利用的一种重要方式。在太阳能技术中，智能组件是一种把智能控制融入到太阳能产业中去的产物，例如智能接线盒。接线盒的工作温度较高，容易在日常工作、可靠性试验等场合因发热严重而损坏甚至爆炸，对其发展有一定的制约作用。

太阳能行业作为一种低碳可再生能源，正在世界范围内蓬勃发展，各国安装量逐年增长。在太阳能的前沿技术中，智能组件是一种把智能控制融入到太阳能产业中去的产物，现有的智能组件一般是在普通组件上，加上具有智能芯片电路的智能接线盒来实现其功能的。现有智能组件通常是将一块组件作为对象进行优化调整的，调整方式虽然较整串调节有所改善，但整体来说还是较为粗犷，调节范围有限，且一块组件在有少量遮挡的情况下，会大幅拉低整块组件发电量。

太阳能组件接线盒是太阳能组件中重要的部件之一，但现有的太阳能组件接线盒还存在较多问题，例如现有技术比较单一，大部智能接线盒分都是针对晶硅的pv组件，不同组件接线盒的支持不同，厂家也多，设计也不通用，对不同电压，而且严重限制了电流的支持，通讯方式也区分有线和无线，难以适应不同安装场景，适应范围窄。

因此，需要提供一种技术方案以解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种智能接线盒及其太阳能系统。

该智能接线盒，包括：电压比较与选择开关模块、升压电路模块和降压电路模块，还包括：断路开关模块；

所述断路开关模块的输入端接收电压，所述断路开关模块的输出端与所述电压比较与选择开关模块的输入端相连；

所述电压比较与选择开关模块的输出端分别与升压电路模块、降压电路模块相连。

优选地，该智能接线盒，还包括cpu控制器模块，所述cpu控制器模块分别与所述断路开关模块、所述电压比较与所述选择开关模块、所述升压电路模块、所述降压电路模块、所述电源取电稳压模块相连。

优选地，该智能接线盒，还包括：电源取电稳压模块，所述电源取电稳压模块的输入端分别与所述升压电路模块和所述降压电路模块的输出端相连，所述升压电路模块、所述降压电路模块的输入端分别与所述电压比较与选择开关模块的输出端相连。

优选地，所述断路开关模块的输出端与所述电源取电稳压模块的输入端；所述电源取电稳压模块的输出端与所述电压比较与选择开关模块的输入端相连。

优选地，该智能接线盒还包括与所述cpu控制器模块相连的接口模块。

优选地，所述接口模块包括：分别与所述cpu控制器模块相连的flash单元、晶振单元、ttl串口单元、压力采样单元、灯管控制i/o口单元、有线通讯单元、无线通讯单元；以及天线，其与所述无线通讯单元相连。

优选地，当所述智能接线盒内各模块的温度超过阈值或需要检修时，所述cpu控制器模块控制所述断路开关模块进行断路操作。

优选地，与所述智能接线盒相互连接的太阳能发电模块和传输模块。

优选地，所述太阳能发电模块包括：晶硅太阳能组件、薄膜太阳能组件、高压太阳能组件或低压太阳能组件。

优选地，当所述太阳能系统发生故障时，所述cpu控制器模块控制所述断路开关模块进行断路操作，使所述智能接线盒与所述太阳能发电模块断开连接。

本实用新型提供的技术方案与最接近的现有技术相比具有如下有益效果：

1、本实用新型智能接线盒采用的断路开关，使智能接线盒与太阳能发电模块能够迅速断开连接，有效保证了太阳能系统不被损坏，此外，内设的电源取电稳压模块可以给接线盒稳定供电；

2、本实用新型采用的电压比较与选择开关模块，支持太阳能系统输入宽幅电源电压，可涵盖市面上99％以上各类太阳能组件的接入；

3、本实用新型的太阳能系统的无线通讯模式，可进行远程命令控制，终端接收命令，执行开关操作，能够及时断开用户与电网的连接也能有效恢复连接；

4、本实用新型智能接线盒中的无线通讯单元采用lora、zigbee、nb_iot、gprs等多种通讯模块方式，适用于各种复杂环境。

附图说明

图1是本实用新型通用型接线盒的结构图；

图2是本实用新型的无线传输图；

图3是本实用新型的有线连接拓扑结构图；

图4是本实用新型的太阳能系统图；

其中，1-智能接线盒、2-终端设备。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种智能接线盒，包括：断路开关模块、电压比较与选择开关模块、升压电路模块、降压电路模块、电源取电稳压模块、cpu控制器模块和接口模块。

断路开关模块输出端与电压比较与选择开关模块的输入端相连；电压比较与选择开关模块的输出端分别与升压电路模块、降压电路模块的输入端相连；升压电路模块和降压电路模块的输出端分别与电源取电稳压模块相连；接口模块与cpu控制器模块相连；cpu控制器模块控制所涉及模块。

接口模块包括分别与cpu控制器模块相连的flash单元、晶振单元、ttl串口单元、压力采样单元、灯管控制i/o口单元、有线通讯单元、无线通讯单元以及与无线通讯单元相连的天线。其中，无线通讯单元和天线用于实现无线通讯；flash单元用于存储采样数据、时间参数、记录历史数据、问题记录、功率数据和参数等；ttl串口单元用于调试和有线数据的传输；压力采样电路用于获取压力数据；灯管控制用于显示接线盒工作状况的3色灯控。

该智能接线盒首先通过电压比较器比较电压，如果电压高则降压，如果电压低则升压，断路开关模块包括开关矩阵，通过开关矩阵选择电源通道，控制断路与短路操作，进而开关太阳能组件，最后通过电源取电稳压模块给智能接线盒供电。

断路开关模块的输出端还连接到电源取电稳压模块的输出端，因此，当智能接线盒发生故障时，短路开关闭合，从而使供电直接输送到接口模块。电源取电稳压模块的输出端还连接到电压比较与选择开关模块的输入端，因此，通过将电源取电稳压模块的输出电压反馈至电压比较与选择开关模块，从而更新比较电压的值。

如图2所示本实用新型应用的一个实施例，其中智能接线盒通过无线通讯单元与外部的终端或云端存储数据后与手机等通讯设备相连，从而实现传输。该无线通讯单元采用的zigbee和lora等技术，可以适应高速与超远的无线传输的切换需求。

此外，当接线盒内各模块出现温度超过阈值、起火报警、需要单块组件检修时，为防止触电事故的发生，cpu控制器模块控制断路开关模块进行断路操作。

本实用新型提供的智能接线盒，主要针对的产品是：晶硅太阳能组件、薄膜太阳能组件以及各种特殊组件，对电压输入的支持采用的是宽幅(低压、中压、高压)支持，例如：0--60v、0--10a的范围，可以涵盖市面上99％以上各类pv组件的接入支持，同时接线盒采用可替换的通讯模块方式：lora(低功耗局域网无线标准)、zigbee(基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议)、nb_iot(窄带物联网)、gprs(通用分组无线服务技术)等无线通讯方式，可以适用于多种复杂环境，使用户通过远程命令控制，终端接收命令，执行开关操作，进而能够断开用户与电网的连接也能恢复连接。

如图4所示的太阳能系统，其包括：传输模块以及相互连接的太阳能发电模块和智能接线盒。

太阳能发电模块包括：晶硅太阳能组件、薄膜太阳能组件、高压太阳能组件和/或低压太阳能组件。

当太阳能系统发生故障时，智能接线盒中的cpu控制器模块进行断路操作，使智能接线盒与太阳能发电模块断开连接。

实施例2

如图3所示，在另一实施例中，与实施例1的不同之处在于：当无线信号屏蔽情况下，可以通过有线传输数据。其中智能接线盒通过有线通讯单元与外部的终端设备相连运送电能。该有线通讯单元采用的rs485或现场总线技术。

智能接线盒包括断路开关模块、电压比较与选择开关模块、升压电路模块、降压电路模块、电源取电稳压模块、cpu控制器模块、接口模块等。接口模块包括：flash单元、晶振单元、ttl串口单元、压力采样单元、灯管控制i/o口单元、天线、通讯单元。因此接线盒具有通讯传输；获取、存储采样数据；显示时间参数等功能。其中晶振单元用于为cpu控制器模块提供稳定的时钟信号；ttl串口单元用于调试和有线数据的传输；压力采样单元用于采样电压数据；灯管控制i/o口单元用于显示智能接线盒工作状况。

断路开关模块输出端与电压比较与选择开关模块的输入端相连；电压比较与选择开关模块的输出端分别与升压电路模块、降压电路模块的输入端相连；升压电路模块和降压电路模块的输出端分别与电源取电稳压模块相连；接口模块与cpu控制器模块相连；cpu控制器模块控制所提及模块。

智能接线盒具备较高的安全性，电压通过断路开关模块时，判断接线盒状态，当智能接线盒发生故障时，进行短路操作，从而使供电直接输送到接口模块。当智能接线盒发生火灾时，断路开关进行断路操作，智能接线盒与其他模块断开连接。断路开关模块输出端与电压比较与选择开关模块的输入端相连，用于为输入的电源电压选择电源通道；接线盒通过将电源取电稳压模块的输出电压反馈至电压比较与选择开关模块，从而更新比较电压的值。

接线盒在供电时先通过电压比较器比较电压，如果电压高则降压，如果电压低则升压，最后通过电源取电稳压模块给智能接线盒供电。当接线盒内各模块出现温度超过阈值、起火报警、需要单块组件检修时，或当太阳能系统发生故障时，cpu控制器模块进行断路操作，使智能接线盒与太阳能发电模块断开连接。

此接线盒针对的产品将是：晶硅太阳能组件，薄膜太阳能组件，各种特殊组件，对电压输入的支持采用宽幅支持，例如：0--60v,对电流采用0--10a的范围，可以涵盖市面上99％以上各类pv组件的接入支持。

实施例3

本领域技术人员还能够想到，太阳能发电模块还可以被替换为非太阳能发电模块，例如，非太阳能发电模块可以是普通的电池或电源等。普通的电池即为市场上常见的电池，包括但不限于各体系锂离子电池、固态锂电池、锂硫电池等。

该智能接线盒包括：cpu控制器模块、与cpu控制器模块相连的接口模块、电压比较与选择开关模块、分别与电压比较与选择开关模块相连的升压电路模块和降压电路模块，断路开关模块和电源取电稳压模块；断路开关模块输出端与电压比较与选择开关模块的输入端相连；电压比较与选择开关模块的输出端分别与升压电路模块、降压电路模块的输入端相连；电源取电稳压模块的输入端分别与升压电路模块和降压电路模块的输出端相连；接口模块与cpu控制器模块相连；cpu控制器模块所提及各模块。

接口模块包括分别与cpu控制器模块相连的flash单元、晶振单元、ttl串口单元、压力采样单元、灯管控制i/o口单元、有线通讯单元、无线通讯单元以及与无线通讯单元相连的天线。

普通供电模块将电传输至断路开关模块，如检测到火灾等状态，将进行断路操作，有效保证了光伏系统不被损坏，此外，内设的电源取电稳压模块可以给接线盒稳定供电。接线盒采用的电压比较与选择开关模块，支持光伏系统输入宽幅电源电压，可涵盖市面上99％以上各类光伏组件的接入；

接口模块将无线、有线的通讯方式合为一体：无线通讯单元采用低功耗局域网无线标准、基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议、窄带物联网或通用分组无线服务技术；有线通讯单元模块采用rs485或现场总线技术。

当智能接线盒内各模块的温度超过阈值或需要检修时，cpu控制器模块控制断路开关模块进行断路操作。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。