CN101860246A - 光伏逆变器逆变单元模块化结构装置 - Google Patents

光伏逆变器逆变单元模块化结构装置 Download PDF

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焦道海
许迎锋
靳伟伟
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Abstract

本发明公开一种光伏逆变器逆变单元模块化结构装置,其包括三组模块化的逆变单元,每组逆变单元均包括固定底板、散热器、功率器件、功率器件驱动模块、输入母线排、层叠母线排以及输出母线排,所述的散热器固定于固定底板上,散热器的出口设置有风机,功率器件以及控制功率器件工作的功率器件驱动模块设置于散热器上,输入母线排的输入端连接光伏阵列,输入母线排与层叠母线排连接,层叠母线排的输出端连接功率器件,功率器件的输出端连接输出母线排。本发明的优点在于散热性好,易于流水线生产和便于装配。

Description

光伏逆变器逆变单元模块化结构装置
技术领域
[0001] 本发明涉及逆变器领域,特别是用于光伏发电系统的光伏逆变器。 背景技术
[0002] 随着经济社会的发展,旧能源越来越少,对环境的破坏逐步加深,人类开始更多的 关注新能源。太阳能是一种无穷无尽的能源,环保卫生,而且不受地域性的限制,因此成为 人们最重视的一种未来能源,特别是利用太阳能进行发电。但是,光伏阵列输出的一般都是 直流电,在应用中往往需要通过光伏逆变器将其转变成为交流电才能够利用。目前应用在 中大功率光伏逆变器的3相全桥逆变单元常采用一体化设计,即所有功率器件、电容、散热 器、母线排全部集总成一个整体模块,这样会造成单元体积大,导致机柜空间利用率低,散 热不均勻,设备工作环境要求严格,同时由于模块整体较重,不利于流水线生产和工人安装 作业。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于针对背景技术中所述的现有的光伏逆变器存在的单元体积大、 散热不均勻机柜空间利用率低的问题,提供一种光伏逆变器逆变单元模块化结构装置。
[0004] 实现本发明的技术方案如下:
[0005] 一种光伏逆变器逆变单元模块化结构装置,其包括三组模块化的逆变单元,每组 逆变单元均包括固定底板、散热器、功率器件、功率器件驱动模块、输入母线排、层叠母线排 以及输出母线排,所述的散热器固定于固定底板上,散热器的出口设置有风机,功率器件以 及控制功率器件工作的功率器件驱动模块设置于散热器上,输入母线排的输入端连接光伏 阵列,输入母线排与层叠母线排连接,层叠母线排的输出端连接功率器件,功率器件的输出 端连接输出母线排。
[0006] 所述的输入母线排包括层叠设置的输入正极母线排、输入负极母线排以及设置于 输入正极母线排与输入负极母线排之间的中间绝缘层,层叠母线排包括顶层母线排、中间 母线排以及底层母线排,顶层母线排与输入负极母线排连接,底层母线排与输入正极母线 排连接,顶层母线排与中间母线排之间、中间母线排与底层母线排之间均设置有绝缘板,所 述的功率器件包括正功率器件和负功率器件,底层母线排与正功率器件连接,顶层母线排 与负功率器件连接,中间母线排与底层母线排之间、中间母线排与顶层母线排之间均设置 有滤波均压电路。
[0007] 所述的滤波均压电路包括若干个直流链支撑电容以及均压电阻,直流链支撑电容 与均压电阻并联连接。
[0008] 所述的输出母线排通过绝缘柱固定在固定底板的一侧。
[0009] 所述的固定底板两侧分别设置有固定侧板,散热器通过固定侧板进行固定。
[0010] 所述的正功率器件和负功率器件为IGBT晶闸管。
[0011] 本发明的有益效果在于因为本发明的光伏逆变器逆变单元模块化结构装置分成
3三组模块化的逆变单元,每组逆变单元为一个单相半桥逆变器,组成一个三相全桥逆变器, 通过功率器件驱动模块的控制,将从光伏阵列输入的直流电转变成3相交流电,分别从各 个逆变单元的输出端输出,通过这种设计,使光伏逆变器的整体结构模块化,使其散热性能 得到了明显的改善,而且因为三组逆变单元是相互独立的,因此,在生产以及装配时能够分 别生产和装配,由于采用模块化结构,使光伏逆变器的空间利用率得到提高,整体性能得到 更好。因为本发明的输入端母线排、层叠母线排以层叠的结构来进行布置,在各层母线排之 间设置绝缘板,保证各极之间的绝缘,同时降低母线的电感系数,减小阻抗,降低压降,减少 电压尖峰对元器件的损害,延长电子元件的实用寿命,降低系统噪音和电磁干扰,增加系统 的可靠性,同时使母线的结构紧凑,更加简洁和美观。
附图说明
[0012] 图1为本发明的一相逆变单元的爆炸图;
[0013] 图2为本发明的电路原理图;
[0014] 图中,1为固定底板,2为散热器,3为功率器件,4为功率器件驱动模块,5为输入正 极母线排,6为输入负极母线排,7为顶层母线排,8为中间母线排,9为底层母线排,10为输 出母线排,11为风机,12为中间绝缘层,13为绝缘板,14为正功率器件,15为负功率器件,16 为直流链支撑电容,17为均压电阻,18为固定侧板,19为绝缘柱。
具体实施方式
[0015] 参照图1以及图2所示的一种光伏逆变器逆变单元模块化结构装置,其包括三组 模块化的逆变单元,每组逆变单元均包括固定底板1、散热器2、功率器件3、功率器件驱动 模块4、输入母线排5以及输出母线排10,所述的散热器2固定于固定底板1上,散热器2 的出口设置有风机11,功率器件3设置于散热器2上,功率器件驱动模块4通过固定板固 定在散热器2上,功率器件驱动模块4与功率器件3连接,控制功率器件3的导通和断开, 输入母线排5的输入端连接光伏阵列,输入母线排5的输出端连接层叠母线排,层叠母线排 的输出端连接功率器件3,功率器件3的输出端连接输出母线排10。所述的输入母线排包 括层叠设置的输入正极母线排5、输入负极母线排6以及设置于输入正极母线排5与输入 负极母线排6之间的中间绝缘层12,层叠母线排包括顶层母线排7、中间母线排8以及底 层母线排9,顶层母线排7与输入负极母线排6连接,底层母线排9与输入正极母线排5连 接,顶层母线排7与中间母线排8之间、中间母线排8与底层母线排9之间均设置有绝缘板 13,所述的功率器件包括正功率器件14和负功率器件15,正功率器件14和负功率器件15 都是IGBT晶闸管,功率器件3为逆变器的核心元件,通过功率器件驱动模块4控制功率器 件3的导通和断开,改变输出电压的极性,使直流电转变为交流电,通过UVW端输出正弦调 制波(SPWM),实现逆变器的功能。底层母线排9与正功率器件14连接,顶层母线排7与负 功率器件15连接,中间母线排8与底层母线排9之间、中间母线排8与顶层母线排7之间 均设置有滤波均压电路。所述的滤波均压电路包括若干个直流链支撑电容16以及均压电 阻17,直流链支撑电容16与均压电阻17并联连接,从光伏阵列输入的直流电经过直流支撑 电容滤波,均压电容均压,使正功率器件14以及负功率器件15上所加的电压大小相同,使 输出的交流电正负极电压大小相同。所述的输出母线排10通过绝缘柱19固定在固定底板1的一侧。所述的固定底板1两侧分别设置有固定侧板18,散热器2通过固定侧板18进行固定。
[0016] 与现有的一体式的逆变器相比,模块化的逆变器单个模块体积明显缩小,便于流 水线生产以及安装作业,各个模块分别设置有散热器2,这样能够保证逆变器的散热均勻, 使功率器件3能够稳定的工作,并延长使用寿命,通过这种模块化的设计还可以使机柜的 空间利用率得到提高。将输入端母线设置为层叠结构,输入正极母线排5、输入负极母线排 6以及顶层母线排7、中间母线排8和底层母线排9均为片状结构,散热性能更好,同时能使 其电感系数降低,使其阻抗降低,降低其压降,减少电压尖峰对元器件的损害,延长电子元 件的实用寿命,降低系统噪音和电磁干扰,增加系统的可靠性,同时使母线的结构紧凑,更 加简洁和美观。
5

Claims (6)

  1. 一种光伏逆变器逆变单元模块化结构装置,其特征在于:其包括三组模块化的逆变单元,每组逆变单元均包括固定底板、散热器、功率器件、功率器件驱动模块、输入母线排、层叠母线排以及输出母线排,所述的散热器固定于固定底板上,散热器的出口设置有风机,功率器件以及控制功率器件工作的功率器件驱动模块设置于散热器上,输入母线排的输入端连接光伏阵列,输入母线排与层叠母线排连接,层叠母线排的输出端连接功率器件,功率器件的输出端连接输出母线排。
  2. 2.根据权利要求1所述的光伏逆变器逆变单元模块化结构装置,其特征在于:所述的 输入母线排包括层叠设置的输入正极母线排、输入负极母线排以及设置于输入正极母线排 与输入负极母线排之间的中间绝缘层,层叠母线排包括顶层母线排、中间母线排以及底层 母线排,顶层母线排与输入负极母线排连接,底层母线排与输入正极母线排连接,顶层母线 排与中间母线排之间、中间母线排与底层母线排之间均设置有绝缘板,所述的功率器件包 括正功率器件和负功率器件,底层母线排与正功率器件连接,顶层母线排与负功率器件连 接,中间母线排与底层母线排之间、中间母线排与顶层母线排之间均设置有滤波均压电路。
  3. 3.根据权利要求2所述的光伏逆变器逆变单元模块化结构装置,其特征在于:所述的 滤波均压电路包括若干个直流链支撑电容以及均压电阻,直流链支撑电容与均压电阻并联 连接。
  4. 4.根据权利要求1所述的光伏逆变器逆变单元模块化结构装置,其特征在于:所述的 输出母线排通过绝缘柱固定在固定底板的一侧。
  5. 5.根据权利要求1所述的光伏逆变器逆变单元模块化结构装置,其特征在于:所述的 固定底板两侧分别设置有固定侧板,散热器通过固定侧板进行固定。
  6. 6.根据权利要求1所述的光伏逆变器逆变单元模块化结构装置,其特征在于:所述的 正功率器件和负功率器件为IGBT晶闸管。
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