ZPB090型分体式光伏接线盒的设计

张 灿，赵 辉

(中国电子科技集团公司第四十研究所，安徽蚌埠，233010)

1 引言

取之不尽，用之不竭的太阳能，因其安全、干净、环保而越来越受到人们的青睐。太阳能光伏产业成为全球竞相追逐的朝阳产业。在中国，越来越多的企业加入这个“逐日企业”当中，中国已经成为全球第三大光伏制造基地，仅次于日本、德国。同时，也促进了太阳能相关零部件产业的发展，如太阳能光伏接线盒、光伏连接器、控制器、逆变器、蓄电池等。

太阳能光伏接线盒作为太阳能电池组件的一个重要部件，是介于太阳能电池组件构成的太阳能电池方阵和太阳能电池充电控制装置之间的连接器，是一门集电气设计、机械设计和材料科学相结合的跨领域的综合性设计，为用户提供了太阳能电池板的组合连接方案。作为太阳能电池组件的一种连接器，太阳能光伏接线盒主要的作用就是将太阳能电池模块产生的电能经电缆传输到蓄电池贮存起来。由于太阳能电池使用场合的特殊性和其本身的昂贵价值，太阳能光伏接线盒必须具有以下几个主要特征:①外壳有强烈的抗老化、耐紫外线能力;②符合于室外恶劣环境条件下的使用要求;③优秀的散热模式和合理的内腔容积来有效降低内部温度，以满足电气安全要求;④良好的防水、防尘保护为用户提供安全的连接方案。随着太阳能光伏电站的功率越来越大，光伏接线盒的功率也越来越大，并且还应朝着体积小、电流承载能力大、散热性号、结构密封性号、安全可靠性高、用户安装使用的灵活等特点的趋势发展。

太阳能光伏系统是发电、传输、储电、控制、逆变及输出的工作系统，接线盒就是其中的传输部分。接线盒的其他作用还有:光伏板引出线的连接固定及对光伏板孤岛效应的保护，光伏板孤岛效应的保护是通过旁路二极管来实现的。

2 主要技术参数

ZPB090型光伏接线盒的主要技术参数如下:

额定电压:1000V;

额定电流:13A;

使用温度:－40～90℃;

安全等级:ClassⅡ;

防护等级:IP67;

连接线规格:4mm2;

金属端子材料:铜、镀锡;

阻燃等级:UL94－V0;

接触电阻:＜0.3mΩ;

接线座:7个;

二极管数量:4个。

3 设计

本项目由左盒体组件、中盒体组件和右盒体组件组成。所述的左盒体组件、右盒体组件均包括负/正连接器、密封塞、连接线、压块、密封胶、左/右盒体、金属件二极管和边盒盖组成，中盒体组件由密封胶、金属件、二极管、中盒盖和中盒体组成，并且盒体的一侧都设置有开口向外的开口夹。所述的左、右盒体组件内分别横向设置一个二极管，中盒体组件设置两个二极管，二极管的两端分别连接在金属件上，盒体的两端分别开设有用于穿设铝箔导线的开孔，左盒体组件连接光伏负极连接器，右盒体组件连接光伏正极连接器。本实用新型将接线盒设计成分体式，还可以节约材料，降低内阻，减少电路在传输过程中的损耗。

3.1 左盒体组件的设计

左盒体组件图纸如图1所示。

图1 左壳体组件图纸

左盒体组件由负极连接器⑴、密封塞⑵、连接线⑶、压块⑷、密封胶⑸、左盒体⑹、金属件⑺二极管⑻和边盒盖⑼组成，连接线的长度由传统接线盒的0.9m降低到分体式接线盒的0.5m，节约成本的同时降低传输回路的内阻，从而降低电流在传输回路中的损耗;左盒体组件内部采用灌封胶密封，增强接线盒的防尘、防水及耐腐蚀性能，从而延长接线盒的使用寿命;连接线堵头与盒体之间用超声波焊接，固定连接线的同时，增强接线盒的防尘、防水及耐腐蚀性能;连接器与连接线的连接处采用密封塞密封，增强传输回路中连接时的防水、防尘及耐腐蚀性能;连接线引出端采用先铆接后焊接的方式实现，增强引出端强度的同时也降低了回路电子，从而实现减小电流在传输过程中的损耗。

3.2 中壳体组件的设计

所述中盒体组件图纸如图2所示。

中盒体组件由密封胶⑸、金属件⑺、二极管⑻、中盒盖⑽和中盒体⑾组成，中盒体内部采用灌封胶密封，增强接线盒的防尘、防水及耐腐蚀性能，从而延长接线盒的使用寿命;连接线堵头与盒体之间用超声波焊接，固定连接线的同时，增强接线盒的防尘、防水及耐腐蚀性能;连接器与连接线的连接处采用密封塞密封，增强传输回路中连接时的防水、防尘及耐腐蚀性能。

图2 中壳体组件图纸

图3 右壳体组件图纸

3.3 右壳体组件的设计

所述右壳体组件图纸如图3所示。

右盒体组件由边盒盖⑼、右盒体⑿、二极管⑻、金属件⑺、密封胶⑸、压块⑷、连接线⑶、密封塞⑵和正极连接器⒀组成，单根接线的长度由传统接线盒的0.9m降低到分体式接线盒的0.5m，节约成本的同时降低传输回路的内阻，从而降低电流在传输回路中的损耗;右盒体内部采用灌封胶密封，增强接线盒的防尘、防水及耐腐蚀性能，从而延长接线盒的使用寿命;连接线堵头与盒体之间用超声波焊接，固定连接线的同时，增强接线盒的防尘、防水及耐腐蚀性能;连接器与连接线的连接处采用密封塞密封，增强传输回路中连接时的防水、防尘及耐腐蚀性能;连接线引出端采用先铆接后焊接的方式实现，增强引出端强度的同时也降低了回路电子，从而实现减小电流在传输过程中的损耗。

3.4 右壳体组件的设计

ZPB090型光伏接线盒由左壳体组件、中壳体组件和右壳体组件组成，其总装图如图4所示。

图4 ZPB090型光伏接线盒总装图

4 结束语

ZPB090型光伏接线盒作为光伏组件中不可缺少的关键部件之一，它的设计直接影响到光伏组件的性能和用户的使用、安装和维护。机械性能设计需要满足电气性能和环境性能的要求，电气性能和环境性能需要靠机械性能来保障，ZPB090型光伏接线盒综合考虑了上述设计要点进行设计。

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