一種模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)以上的單元柜，單元柜包括模塊化的逆變模塊、電氣板、濾波系統(tǒng)、柜體散熱風(fēng)機(jī)以及柜體機(jī)構(gòu)；逆變模塊安裝于柜體機(jī)構(gòu)的上部，電氣板固定于柜體機(jī)構(gòu)中并呈豎直狀安裝于柜體機(jī)構(gòu)的中下部，電氣板上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)和選配電路電氣區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)為強(qiáng)電區(qū)且包括直流輸入模塊和交流輸出模塊，選配電路電氣區(qū)可根據(jù)需求選配系統(tǒng)控制模塊和/或交流總輸出模塊，濾波系統(tǒng)中的直流濾波模塊安裝于電氣板的背面?zhèn)?，濾波系統(tǒng)中的電抗器模塊并排布置安裝于電氣板的后部空間。本發(fā)明具有易維護(hù)、易維修、體積小、模塊化、通用性強(qiáng)、規(guī)?；杀镜偷葍?yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到光伏逆變器領(lǐng)域，特指一種模塊化的光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著可再生能源政策激勵(lì)和能源市場的大規(guī)模發(fā)展，光伏發(fā)電在可再生能源的利用中占有越來越大的比例，已經(jīng)取得了長足的市場化、商業(yè)化發(fā)展，但成本壓力一直居高不下、可靠性有待進(jìn)一步提升，追求成本低廉、穩(wěn)定可靠、可與常規(guī)能源相競爭一直為行業(yè)各界所追求的方向和目標(biāo)。
[0003]太陽能和風(fēng)能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)作為可再生能源技術(shù)發(fā)展的重要組成部分，近年來發(fā)展迅速，應(yīng)用較為廣泛。在太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電中，光伏逆變器負(fù)責(zé)將來自光伏電池組件的直流電轉(zhuǎn)換成交流電并網(wǎng)發(fā)電，為光伏發(fā)電系統(tǒng)/電站的核心裝置。
[0004]由于光伏電站所處的環(huán)境相對(duì)惡劣，光伏電站工作人員維護(hù)成本較高，這就要求要用盡量少的人力成本對(duì)光伏逆變器進(jìn)行維護(hù)；從發(fā)電量的角度考慮，希望光伏逆變器在出現(xiàn)故障時(shí)能夠方便快速的對(duì)損壞器件進(jìn)行更換；從對(duì)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(jí)范圍從50kW到IMW均有，各個(gè)功率等級(jí)柜體結(jié)構(gòu)之間模塊化、通用化設(shè)計(jì)運(yùn)用幾乎沒有，產(chǎn)品眾多，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)對(duì)技術(shù)人員或制造生產(chǎn)人員、運(yùn)用維護(hù)人員都存在較大壓力。此外，隨著光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，市場競爭激烈，對(duì)光伏逆變器成本壓力不斷增長，而光伏逆變器功率等級(jí)較小的往往成本較高。
[0005]目前，不同功率等級(jí)的光伏并網(wǎng)逆變器之間通用性較差，各個(gè)不同功率等級(jí)的光伏并網(wǎng)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(dú)立設(shè)計(jì)。現(xiàn)有光伏逆變器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常有兩個(gè)方向:一是按照功能結(jié)構(gòu)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(jìn)行單元模塊化設(shè)計(jì)；另一種是將各個(gè)單元緊湊化布置，以取得實(shí)現(xiàn)較小的體積較高的功率密度。上述兩個(gè)方向每個(gè)方向既有自身優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)均存在下述缺點(diǎn):單元模塊結(jié)構(gòu)通用性差，不利于一個(gè)公司一個(gè)較寬范圍內(nèi)各種功率等級(jí)光伏逆變器的通用性與規(guī)?；?；需對(duì)每種功率等級(jí)的光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造，逆變器裝置的單元結(jié)構(gòu)與通用性不好，導(dǎo)致設(shè)備種類較多，不利于批量化生產(chǎn)；逆變器裝置的可擴(kuò)展性差。
[0006]作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心裝置光伏并網(wǎng)逆變器，還存在散熱、維護(hù)、低成本制造等諸多問題:1)、光伏并網(wǎng)逆變器的冷卻方式達(dá)不到理想效果；2)、逆變器裝置的單元結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化與通用性不好，導(dǎo)致設(shè)備種類較多，不利于批量化生產(chǎn)；3)逆變器裝置的可擴(kuò)展性差；4)逆變器裝置的安裝、維護(hù)不方便；5)光伏并網(wǎng)逆變器的控制電路部分與發(fā)熱器件混放在一起，電磁干擾等問題難以解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種易維護(hù)、易維修、體積小、模塊化、通用性強(qiáng)、規(guī)?；杀镜偷拇蠊β使夥孀兤鳌?br> [0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)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(tǒng)、柜體散熱風(fēng)機(jī)以及柜體機(jī)構(gòu)；所述逆變模塊安裝于柜體機(jī)構(gòu)的上部，所述電氣板固定于柜體機(jī)構(gòu)中并呈豎直狀安裝于柜體機(jī)構(gòu)的中下部，所述電氣板上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)和選配電路電氣區(qū)，所述標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)為強(qiáng)電區(qū)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(qū)可根據(jù)需求選配系統(tǒng)控制模塊和/或交流總輸出模塊，所述濾波系統(tǒng)中的直流濾波模塊安裝于電氣板的背面?zhèn)?，所述濾波系統(tǒng)中的電抗器模塊并排布置安裝于電氣板的后部空間。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):
多個(gè)所述單元柜之間通過母排或線纜連接。
[0010]所述標(biāo)準(zhǔn)型的模塊化的逆變模塊包括電容陣列、復(fù)合母排、開關(guān)管模塊、散熱模塊和驅(qū)動(dòng)控制模塊，并配置有整體模塊安裝或拆卸的滑動(dòng)導(dǎo)軌。
[0011]所述濾波系統(tǒng)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。
[0012]所述交流總輸出模塊包括交流總輸出濾波模塊、交流開關(guān)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。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明采用通用型標(biāo)準(zhǔn)化柜體機(jī)構(gòu)，通過優(yōu)化柜體結(jié)構(gòu)布局，合理配置電氣板的標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)和選配電路電氣區(qū)，解決了裝置的維護(hù)性、擴(kuò)展性、通用性以及器件混布引起的電磁干擾問題，并且能使得柜體溫度能夠得到降低，該柜體結(jié)構(gòu)可從柜體各個(gè)側(cè)面和頂部5個(gè)方向進(jìn)行元器件、部件的安裝與維護(hù)，同時(shí)可通過采用該柜體結(jié)構(gòu)進(jìn)行系列化并柜形成系列化光伏逆變器，減少了光伏逆變器設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)格種類，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；统杀旧a(chǎn)效益。
[0014]2、本發(fā)明采用標(biāo)準(zhǔn)型模塊化逆變模塊、模塊化電氣板、濾波系統(tǒng)、冷卻散熱系統(tǒng)；模塊化電氣板上的元器件按照其功能不同將其模塊化，標(biāo)準(zhǔn)配置直流輸入模塊、直流濾波模塊、交流濾波模塊、交流輸出模塊，選配控制板模塊、總輸出模塊等。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了光伏逆變器的功能模塊與元器件的層次安裝，結(jié)構(gòu)較緊湊、功能完整模塊化，解決了光伏并網(wǎng)逆變器裝置的維護(hù)性、擴(kuò)展性、通用性以及器件混布引起的電磁干擾問題，并且能使得柜體溫度能夠得到降低，同時(shí)可通過采用該結(jié)構(gòu)進(jìn)行系列化并柜形成系列化光伏逆變器，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；统杀旧a(chǎn)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)形成第一單元柜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)形成第二單元柜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)形成第三單元柜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)形成第四單元柜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主視示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)形成第四單元柜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的左視示意圖。[0020]圖6是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)形成第四單元柜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的右視示意圖。
[0021]圖7是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)構(gòu)成光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)施例1的示意圖。
[0022]圖8是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)構(gòu)成光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)施例2的示意圖。
[0023]圖9是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)構(gòu)成光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)施例3的示意圖。
[0024]圖10是本發(fā)明具體應(yīng)用時(shí)構(gòu)成光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)施例4的示意圖。
[0025]圖例說明:
1、逆變模塊；2、電氣板；21、標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)；22、選配電路電氣區(qū)；211、直流輸入模塊；212、交流輸出模塊；3、濾波系統(tǒng)；31、直流濾波模塊；32、電抗器模塊；33、交流濾波模塊；4、交流總輸出模塊；41、交流總輸出濾波模塊；42、交流開關(guān)模塊；43、熔斷器模塊；5、系統(tǒng)控制模塊；6、柜體散熱風(fēng)機(jī)；7、柜體機(jī)構(gòu)；701、第一單元柜；702、第二單元柜；703、第三單元柜；700、第四單元柜。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)以上的單元柜，單元柜包括模塊化的逆變模塊1、電氣板2、濾波系統(tǒng)3、柜體散熱風(fēng)機(jī)6以及柜體機(jī)構(gòu)7 ;逆變模塊I安裝于柜體機(jī)構(gòu)7的上部，電氣板2固定于柜體機(jī)構(gòu)7中并呈豎直狀安裝于柜體機(jī)構(gòu)7的中下部，電氣板2上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)21和選配電路電氣區(qū)22，標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)21為強(qiáng)電區(qū)且包括直流輸入模塊211和交流輸出模塊212，選配電路電氣區(qū)22可根據(jù)需求選配系統(tǒng)控制模塊5和/或交流總輸出模塊4，濾波系統(tǒng)3中的直流濾波模塊31安裝于電氣板2的背面?zhèn)?，濾波系統(tǒng)3中的電抗器模塊32并排布置安裝于電氣板2的后部空間。
[0028]其中:逆變模塊1，為標(biāo)準(zhǔn)配置通用型模塊，包括電容陣列、復(fù)合母排、開關(guān)管模塊、散熱模塊(含散熱風(fēng)道、風(fēng)機(jī)系統(tǒng))和驅(qū)動(dòng)控制模塊；安裝于柜體機(jī)構(gòu)7的上部，并配置有整體模塊安裝或拆卸的滑動(dòng)導(dǎo)軌，即可安裝或拆卸單個(gè)元器件，亦可整體操作，安裝、維護(hù)便捷。
[0029]電氣板2，根據(jù)空間結(jié)構(gòu)和強(qiáng)弱電分離優(yōu)化原則配置分布標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)21和選配電路電氣區(qū)22。通過兩側(cè)螺栓螺母與柜體機(jī)構(gòu)7固定，豎直安裝于柜體機(jī)構(gòu)7的中下部，將柜體機(jī)構(gòu)7分成前后兩部分空間，提升安裝面和空間，亦便于操作與維護(hù)。
[0030]標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)21，為強(qiáng)電區(qū):包括直流輸入模塊211、交流輸出模塊212以及濾波系統(tǒng)3中的直流濾波模塊31 ;直流輸入模塊211和交流輸出模塊212安裝于電氣板2前表面，直流濾波模塊31安裝位于電氣板2后表面。
[0031]選配電路電氣區(qū)22，根據(jù)需求配置二次元器件，并選配系統(tǒng)控制模塊5和/或選配交流總輸出模塊4。
[0032]濾波系統(tǒng)3，包括直流濾波模塊31、電抗器模塊32、交流濾波模塊33，電抗器模塊32安裝于電氣板2的后部空間，并排布置安裝，通過電氣板2隔離，使得電氣板正面元器件與其熱量較好的隔離；交流濾波模塊33安裝于上方逆變模塊I背部空間小室；
交流總輸出模塊4，包括交流總輸出濾波模塊41、交流開關(guān)模塊42、熔斷器模塊43，交流總輸出濾波模塊41根據(jù)電氣板2的選配需求配置安裝于電氣板2背面。
[0033]系統(tǒng)控制模塊5，為逆變器的控制中心，用于采集處理各種信號(hào)，指揮運(yùn)行和保護(hù)各項(xiàng)功能。
[0034]柜體散熱風(fēng)機(jī)6，安裝于柜體機(jī)構(gòu)7的頂部，為柜體內(nèi)除逆變模塊I功率開關(guān)管外所有空間與元器件提供整體散熱排風(fēng)。
[0035]柜體機(jī)構(gòu)7，為標(biāo)準(zhǔn)電氣柜體，用于裝配上述各部件模塊或系統(tǒng)，可從柜體各個(gè)側(cè)面和頂部五個(gè)方向進(jìn)行元器件、部件的安裝與維護(hù)。
[0036]由上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明的模塊化光伏逆變器整機(jī)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了光伏逆變器的功能模塊與元器件的層次安裝，結(jié)構(gòu)較緊湊、功能完整模塊化，解決了光伏并網(wǎng)逆變器裝置的維護(hù)性、擴(kuò)展性、通用性以及器件混布引起的電磁干擾問題，并且能使得柜體溫度能夠得到降低，同時(shí)可通過采用該結(jié)構(gòu)進(jìn)行系列化并柜形成系列化光伏逆變器，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；统杀旧a(chǎn)效益。
[0037]上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成了第一單元柜701，即裝設(shè)配置上述除交流總輸出模塊4和系統(tǒng)控制模塊5以外所有的各部件模塊、系統(tǒng)及必要的二次元器件，該柜體的電氣板2的選配電路電氣區(qū)22僅配置必要的二次元器件，不裝配交流總輸出模塊4 (標(biāo)號(hào)錯(cuò)誤)和系統(tǒng)控制模塊
5。上述第一單元柜701還可以進(jìn)一步可擴(kuò)展為第二單元柜702、第三單元柜703、第四單元柜700 ;各模塊、系統(tǒng)之間通過母排或線纜連接，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)可進(jìn)行系列化并柜構(gòu)成系列化光伏并網(wǎng)逆變器。
[0038]其中，第二單元柜702是在第一單元柜701的基礎(chǔ)上，增加裝配系統(tǒng)控制模塊5，即該柜體的電氣板2的選配電路電氣區(qū)22配置必要的二次元器件，僅選配系統(tǒng)控制模塊5，不配置交流總輸出模塊4，參見圖2。
[0039]第三單元柜703是在第一單元柜701的基礎(chǔ)上，增加裝配交流總輸出模塊4，即該柜體的電氣板2的選配電路電氣區(qū)22配置必要的二次元器件，僅選配交流總輸出模塊4，不配置系統(tǒng)控制模塊5，參見圖3。
[0040]第四單元柜700是在第一單元柜701的基礎(chǔ)上，裝設(shè)配置上述所有的各部件模塊、系統(tǒng)及必要的二次元器件，即該柜體的電氣板2的選配電路電氣區(qū)22配置必要的二次元器件，配置交流總輸出模塊4和系統(tǒng)控制模塊5，參見圖4、圖5和圖6。
[0041]在上述結(jié)構(gòu)中，采用第一單元柜701、第二單元柜702、第三單元柜703、第四單元柜700中一種或幾種的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行系列化并柜即可形成系列化光伏并網(wǎng)逆變器，各單元柜之間通過母排或線纜連接。如圖7?圖10所示，為幾種實(shí)施例:實(shí)施例1為由一個(gè)第四單元柜700即可構(gòu)成一種光伏并網(wǎng)逆變器，參見圖7。實(shí)施例2為由一個(gè)第二單元柜702和一個(gè)第三單兀柜703并柜即可構(gòu)成一種光伏并網(wǎng)逆變器,參見圖8 ;實(shí)施例3為由一個(gè)第一單元柜701、一個(gè)第二單元柜702及一個(gè)第三單元柜703并柜即可構(gòu)成一種光伏并網(wǎng)逆變器，參見圖9 ;實(shí)施例4為由兩個(gè)第一單元柜701、一個(gè)第二單元柜702及一個(gè)第三單元柜703并柜即可構(gòu)成一種光伏并網(wǎng)逆變器，參見圖10。
[0042]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一個(gè)以上的單元柜，所述單元柜包括模塊化的逆變模塊(I)、電氣板(2)、濾波系統(tǒng)(3)、柜體散熱風(fēng)機(jī)(6)以及柜體機(jī)構(gòu)(7);所述逆變模塊(I)安裝于柜體機(jī)構(gòu)(7)的上部，所述電氣板(2)固定于柜體機(jī)構(gòu)(7)中并呈豎直狀安裝于柜體機(jī)構(gòu)(7)的中下部，所述電氣板(2)上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)(21)和選配電路電氣區(qū)(22 )，所述標(biāo)準(zhǔn)配置電氣區(qū)(21)為強(qiáng)電區(qū)且包括直流輸入模塊(211)和交流輸出模塊(212 )，所述選配電路電氣區(qū)(22 )可根據(jù)需求選配系統(tǒng)控制模塊(5 )和/或交流總輸出模塊(4)，所述濾波系統(tǒng)(3)中的直流濾波模塊(31)安裝于電氣板(2)的背面?zhèn)?，所述濾波系統(tǒng)(3)中的電抗器模塊(32)并排布置安裝于電氣板(2)的后部空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)，其特征在于，多個(gè)所述單元柜之間通過母排或線纜連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)型的模塊化的逆變模塊(I)包括電容陣列、復(fù)合母排、開關(guān)管模塊、散熱模塊和驅(qū)動(dòng)控制模塊，并配置有整體模塊安裝或拆卸的滑動(dòng)導(dǎo)軌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述濾波系統(tǒng)(3)包括直流濾波模塊(31)、電抗器模塊(32)和交流濾波模塊(33)，所述電抗器模塊(32)安裝于電氣板(2)的后部空間，并排布置安裝且通過電氣板(2)隔離，所述交流濾波模塊(33)安裝于上方模塊化的逆變模塊(I)背部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模塊化光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述交流總輸出模塊(4 )包括交流總輸出濾波模塊(41)、交流開關(guān)模塊(42 )、熔斷器模塊(43 )，所述交流總輸出濾波模塊(41)安裝于電氣板(2)的背面。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK103441689SQ201310417269
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】蹇芳, 唐海燕, 管仁德, 唐洲, 陳藝峰, 廖遠(yuǎn)輝, 王南, 張蓉, 朱世武, 吳建雄, 廖兵, 吳小云, 姚明, 錢勇亮 申請人:南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司