半导体二极管产品太阳能光伏接线盒应用研发报告Word下载.docx
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1.3.1.无电场合提供电源;
1.3.2.太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地灯具等;
1.3.3.并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。
1.4.太阳能光伏发电系统的组成
光伏发电系统是由太阳能电池方阵,蓄电池组,充放电控制器,逆变器,交流配电柜等设备组成。
1.4.1.太阳能电池方阵:
在有光照(无论是太阳光,还是其它发光体产生的光照)情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷的积累,即产生“光生电压”,这就是“光生伏打效应”。
在光生伏打效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能,是能量转换的器件。
太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。
1.4.2.蓄电池组:
其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。
太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是:
a.自放电率低;
b.使用寿命长;
c.深放电能力强;
d.充电效率高;
e.少维护或免维护;
f.工作温度范围宽;
g.价格低廉。
1.4.3.充放电控制器:
是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。
由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素,因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。
1.4.4.逆变器:
是将直流电转换成交流电的设备。
由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,而负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。
逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。
独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。
并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。
逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。
方波逆变器电路简单,造价低,但谐波分量大,一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。
正弦波逆变器成本高,但可以适用于各种负载。
1.5.太阳能光伏接线盒在光伏发电中的作用
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,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导出,为用户提供了太阳能电池板的组合连接方案。
1.6.太阳能光伏接线盒的要求
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性:
1.6.1.蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。
1.6.2.符合于室外恶劣环境条件下的使用要求。
1.6.3.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。
1.6.4.良好的防水、防尘保护为用户提供安全的连接方案。
目前,对光伏接线盒产品质量的考核来自于TUV、UL认证等。
国内各大接线盒生产商也都在致力于研发为用户提供更为安全、快捷、可靠的连接方案的接线盒,也都在为其研发的产品能通过TUV、UL等的认证而努力。
1.7.太阳能光伏接线盒的分类
1.7.1.传统型(图1)
1.7.1.1.结构特点:
背部开口的壳体,壳体内设有电器端子(滑块),将太阳能电池模板电能输出端的各汇流带与对应地电器端子的各输入端(配电孔)电连接,电缆线经壳体一侧的孔伸入到壳体内与电器端子另一侧的输出端孔电连接。
1.7.1.2.优点:
夹紧式连接,操作快捷、维修方便。
1.7.1.3.缺点:
1.7.1.3.1.由于电器端子的存在,接线盒的体积较大、散热性差。
1.7.1.3.2.壳体上的电缆线孔会导致产品的防水性能下降。
1.7.1.3.3.线接触连接,导电面积小,连接不够可靠。
图1
1.7.1.4.改进方法:
针对传统接线盒存在的不足,各大厂家对传统接线盒进行了改进,先后推出了一系列改进型接线盒:
1.7.1.4.1.采用散热性好的金属端子代替电器端子,锡焊连接方式增大接触面积。
1.7.1.4.2.采用夹紧与螺钉的“双保险”固定连接,增加连接的可靠性。
1.7.1.4.3.加散热片改善散热性能。
1.7.1.4.4.采取了高密度的PCB板焊接方式,减小接触电阻。
1.7.2.封胶密封小巧型(图2)
1.7.2.1.优点:
1.7.2.1.1.由于采用薄片状金属端子锡焊方式,体积小巧,且具有更好的散热性、稳定性。
1.7.2.1.2.由于灌胶密封,具有更好的防水、防尘性能。
1.7.2.1.3.提供更加灵活的连接方案,根据不同需要可以采用封胶和不封胶两种方式。
1.7.2.2.缺点:
一旦封胶后出现问题,维修不方便。
图2
1.7.3.玻璃幕墙专用型(图3)
1.7.3.1.优点:
1.7.3.1.1.由于是用于小功率光伏电池板,盒体制作得更加小巧玲珑,不会影响室内的采光和美观。
1.7.3.1.2.也是封胶密封的设计,具用良好的导热性、稳定性和防水防尘性能。
1.7.3.2.缺点:
1.7.3.2.1.由于采用锡焊连接的方式,电缆导线经两侧出线孔伸入到盒体内,在狭长的盒体内焊接到金属端子上极为不方便。
1.7.3.2.1.LY0803-1型接线盒在结构上采用了插片的形式,避免了上述加工不便的情况
图3
1.8.太阳能光伏接线盒的发展趋势
太阳能光伏接线盒正在朝着以下几个方面发展:
Ø
体积小巧
充分考虑到材料节省,包括接线盒本身材料的节省和用户材料(密硅胶)的节省。
高电流承载能力
目前接线盒的最大电流最高的可达到30A,常规的为16A、10A、8A。
更加优良的散热性
从最初的通过壳体空腔内辐射及对流方式使空气膨胀,由导气阀导出的散热方式,到后来的采用薄片状金属端子、增加散热片、散热突起。
更加优良的结构密封性
从盒体、盒盖分体由密封圈密封,到盒体、盒盖压接一体式密封。
更加优良的安全可靠性
从夹紧与螺钉的“双保险”到内鼓形簧片接插的连接插头式。
用户安装使用的更加灵活性
根据需要预留有扩展连接座;
装配不同规格的二极管会改变接线盒的最大工作电流;
根据需要选用封胶和不封胶两种安装方式。
1.9.肖特基二极管
肖特基二极管是光伏接线盒中最总要的器件,目前主要光伏接线盒厂家主要采用的是轴向的8A-30A40V-50V的肖特基二极管。
2、工作原理及电路介绍
2.1.太阳能光伏发电的基本原理
太阳能电池就是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的一种装置。
常规太阳电池简单装置如图1所示。
当N型和P型两种不同型号的半导体材料接触后,由于扩散和漂移作用,在界面处形成由P型指向N型的内建电场。
当光照在太阳电池的表面后,能量大于禁带宽度的光子便激发出电子和空穴对,这些非平衡的少数载流子在内电场的作用下分离开,在电池的上下两极累积,这样电池便可以给外界负载提供电流。
图4
2.2.肖特基二极管在光伏接线盒中的作用
2.2.1.电池组件正常工作时肖特基二极管的作用
肖特基二级管并联在电池组件两端,在电池组件正常工作状态下,利用的是二极管的反向偏置特性,对于72片串联(每片太阳能电池能产生0.5V电压),三个二极管的情况,每个二极管两端的电压大约为12V,此时根据二极管的反向电流电压特性曲线得知,通过二级管的电流只有0.01A左右;
此时功率损耗非常小,大约0.1W。
2.2.2.太阳能电池组件出现异常时肖特基二极管的作用
以72片太阳能电池串联,使用三个二极管为例:
当电池片被遮蔽,虚焊或者隠裂,会使电池片不发电,转而作为负载,这时利用二极管的正向偏置特性,电池片串联,其短路电流最大约为8A,所以根据二极管的正向电流电压曲线得知,其压降大约为0.45V,此时绝大部分电流通过二极管,热斑电池功率损耗被极大的降低,这样起到保护整个组件功率损失达到最小,这就是所说的旁路二极管Bypassdiode的作用。
但是与旁路二极管并联的24片电池就不再能够发电了。
所以旁路二极管只是起到了发生热斑时的降低损失和安全作用,是无法消除热斑的,热斑的消除需要在生产制作时严加质检管理,精细生产工艺而减少发生热斑的概率。
图5:
旁路二极管对电路影响示意图
3、主要竞争对手情况介绍
目前国内肖特基二极管厂家主要有扬州扬杰电子有限公司、扬州虹扬电子有限公司、济南晶恒电子有限责任公司、强茂电子(无锡)有限公司。
3.1.扬州扬杰电子有限公司
公司主要产品为桥式整流器,塑封二极管,玻封二极管,瞬态稳压二极管、肖特基二极管。
共50多个系列1500多个品种。
扬杰电子下属涵盖两家工厂,一家销售公司,一家进出口公司,国内在深圳,广州、东莞、厦门、武汉、宁波、温州、无锡、上海、顺德10个办事处。
目前合计占地112.5亩,建筑面积合计近3万平方米。
近千名员工秉承着“追求品质、持续创新、勤简守信、忠诚感恩”的核心理念,长期坚持“员工满意、客户满意、回报社会”的价值观。
目前肖特基二极管产品以10A05和16A05为主。
3.2.扬州虹扬电子有限公司
扬州虹扬电子公司成立于1992年。
它是属于虹扬综合科技有限公司在大陆投资的子公司。
主要是以生产、销售、研发各种电子整流器包括二极管(Diode)及桥式整流器(Bridge
Rectifier)等核心产品的知名品牌厂家。
公司厂房面积约24000平方米,土地面积为45000平方米。
目前总共将近有1000名员工,分配在生产,品管,研发,销售,财务,工程,行政,项目管理等主要部门。
目前在国内设有10个办事处:
深圳、常州、上海、重庆、青岛、南京、杭州、福州、苏州、无锡。
可为尊贵的您提供方便、快捷的服务!
欢迎您的光顾!
公司产品的安全性已通过美国UL(E217139)认证,质量体系亦通过ISO9001国际认证。
生产的产品包含:
1A—100A单相桥式整流器、0.5A—2.0A贴片整流桥、TO-220双相桥、10A—100A三相桥式整流器、1A—10A的各类普通二极管、快恢复二极管、高效整流二极管、超快恢复二极管、肖特基二极管、稳压二极管、开关二极管、触发二极管、瞬态抑制二极管及1A、2A、3A、5A贴片二极管
3.3.济南晶恒电子有限责任公司
济南晶恒电子前身为济南晶恒半导体,是中国大陆最大的半导体成品和芯片的生产厂家之一。
其中肖特基和DB双向触发系列二极管产品的生产规模居中国大陆第一。
公司目前的主导产业是半导体分立器件的研发与生产。
集团创立于1997年。
现有职员1104人,其中工程技术人员376人,拥有330亩生产基地。
主要生产,肖特基二极管、全系列的双向触发二极管、LED发光二极管等二极管系列,在半导体芯片和封装方面拥有完全的自主知识产权,每月5万片的芯片生产能力。
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