[發明專利]一種模塊化光伏并網逆變器結構

有效

• 申請號: 201310417269.5
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103441689A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 蹇芳;唐海燕;管仁德;唐洲;陳藝峰;廖遠輝;王南;張蓉;朱世武;吳建雄;廖兵;吳小云;姚明;錢勇亮
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M1/44;H05K7/02;H05K7/20
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

技術領域

本發明主要涉及到光伏逆變器領域，特指一種模塊化的光伏并網逆變器結構。

背景技術

隨著可再生能源政策激勵和能源市場的大規模發展，光伏發電在可再生能源的利用中占有越來越大的比例，已經取得了長足的市場化、商業化發展，但成本壓力一直居高不下、可靠性有待進一步提升，追求成本低廉、穩定可靠、可與常規能源相競爭一直為行業各界所追求的方向和目標。

太陽能和風能并網發電技術作為可再生能源技術發展的重要組成部分，近年來發展迅速，應用較為廣泛。在太陽能光伏并網發電中，光伏逆變器負責將來自光伏電池組件的直流電轉換成交流電并網發電，為光伏發電系統/電站的核心裝置。

由于光伏電站所處的環境相對惡劣，光伏電站工作人員維護成本較高，這就要求要用盡量少的人力成本對光伏逆變器進行維護；從發電量的角度考慮，希望光伏逆變器在出現故障時能夠方便快速的對損壞器件進行更換；從對安裝空間需求的角度考慮，希望逆變器柜的整體尺寸盡量小，所占用的空間越小越好。目前，市場上光伏逆變器種類繁多，較大功率等級范圍從50kW到1MW均有，各個功率等級柜體結構之間模塊化、通用化設計運用幾乎沒有，產品眾多，設計、生產對技術人員或制造生產人員、運用維護人員都存在較大壓力。此外，隨著光伏產業發展，市場競爭激烈，對光伏逆變器成本壓力不斷增長，而光伏逆變器功率等級較小的往往成本較高。

目前，不同功率等級的光伏并網逆變器之間通用性較差，各個不同功率等級的光伏并網逆變器的器件/模塊配置以及柜體的通用性、模塊化程度不高，每一種柜體均需獨立設計。現有光伏逆變器結構設計通常有兩個方向：一是按照功能結構配置直流輸入單元柜、逆變模塊單元柜、交流輸出單元柜等進行單元模塊化設計；另一種是將各個單元緊湊化布置，以取得實現較小的體積較高的功率密度。上述兩個方向每個方向既有自身優點，但同時均存在下述缺點：單元模塊結構通用性差，不利于一個公司一個較寬范圍內各種功率等級光伏逆變器的通用性與規模化；需對每種功率等級的光伏并網逆變器進行重新優化設計和生產制造，逆變器裝置的單元結構與通用性不好，導致設備種類較多，不利于批量化生產；逆變器裝置的可擴展性差。

作為光伏發電系統的核心裝置光伏并網逆變器，還存在散熱、維護、低成本制造等諸多問題：1）、光伏并網逆變器的冷卻方式達不到理想效果；2）、逆變器裝置的單元結構標準化與通用性不好，導致設備種類較多，不利于批量化生產；3）逆變器裝置的可擴展性差；4）逆變器裝置的安裝、維護不方便；5）光伏并網逆變器的控制電路部分與發熱器件混放在一起，電磁干擾等問題難以解決。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種易維護、易維修、體積小、模塊化、通用性強、規模化成本低的大功率光伏逆變器。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種模塊化光伏并網逆變器結構，包括一個以上的單元柜，所述單元柜包括模塊化的逆變模塊、電氣板、濾波系統、柜體散熱風機以及柜體機構；所述逆變模塊安裝于柜體機構的上部，所述電氣板固定于柜體機構中并呈豎直狀安裝于柜體機構的中下部，所述電氣板上設置有標準配置電氣區和選配電路電氣區，所述標準配置電氣區為強電區且包括直流輸入模塊和交流輸出模塊，所述選配電路電氣區可根據需求選配系統控制模塊和/或交流總輸出模塊，所述濾波系統中的直流濾波模塊安裝于電氣板的背面側，所述濾波系統中的電抗器模塊并排布置安裝于電氣板的后部空間。

作為本發明的進一步改進：

多個所述單元柜之間通過母排或線纜連接。

所述標準型的模塊化的逆變模塊包括電容陣列、復合母排、開關管模塊、散熱模塊和驅動控制模塊，并配置有整體模塊安裝或拆卸的滑動導軌。

所述濾波系統包括直流濾波模塊、電抗器模塊和交流濾波模塊，所述電抗器模塊安裝于電氣板的后部空間，并排布置安裝且通過電氣板隔離，所述交流濾波模塊安裝于上方模塊化的逆變模塊背部。?

所述交流總輸出模塊包括交流總輸出濾波模塊、交流開關模塊、熔斷器模塊，所述交流總輸出濾波模塊安裝于電氣板的背面。

與現有技術相比，本發明的優點在于：