CN102468776B - 用于低温环境的逆变器及光伏系统 - Google Patents

用于低温环境的逆变器及光伏系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于低温环境的逆变器及光伏系统，其中，逆变器包括控制模块、连接所述控制模块的电路隔离板和连接所述电路隔离板的功率转换模块，连接于所述控制模块的第一温度检测模块，用于检测所述功率转换模块的温度；连接于所述控制模块的第一加热模块，用于对所述功率转换模块进行加热；若所述控制模块启动，则所述第一温度检测模块检测所述功率转换模块的温度，根据检测的所述功率转换模块的温度判断所述功率转换模块能否正常启动和/或正常运行，若所述功率转换模块未正常启动和/或正常运行，则启动第一加热模块。上述逆变器能够在低温环境中正常启动及正常工作，并能够有效提高光伏系统的发电效率。

Description

用于低温环境的逆变器及光伏系统
技术领域
本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，尤其涉及一种适用于低温环境的逆变器及使用该逆变器的光伏系统。
背景技术
太阳能光伏并网发电系统即光伏系统由太阳能电池板、光伏并网逆变器和升压变压器等组成。该系统利用太阳能电池板将太阳能转换为直流电，再通过光伏并网逆变器将直流电转换为交流电，经由升压变压器升压后注入到城市电网中。其中，光伏并网逆变器是太阳能发电与电网连接的桥梁，是太阳能光伏发电并网系统用户不可缺少的重要组件。具体地，光伏并网逆变器包括：控制模块、连接控制模块的电路隔离板和连接电路隔离板的功率转换模块。其中，所述控制模块发出用于启动功率转换模块的控制信号(5V)至所述电路隔离板，电路隔离板将控制信号(5V)进行隔离输出15V的控制信号至所述功率转换模块，功率转换模块接收15V的控制信号后启动并将太阳能电池板上的直流电转换为交流电输出至升压变压器，进而将升压后的交流电输入至城市电网。
目前，光伏系统主要应用于气温较低的环境，如新疆、内蒙古、甘肃等地。故需要保证上述光伏系统在低温环境下正常运行，而光伏系统正常运行的关键是光伏并网逆变器的正常启动和正常运行。由于现有技术中光伏并网逆变器内的功率转换模块只适用于常温环境，其要求在0℃以上的环境中，而在低温环境中(如0℃以下)光伏并网逆变器无法正常启动，或者启动后无法正常运行，进而严重影响太阳能光伏并网发电系统的发电效率。鉴于此，如何使光伏并网逆变器适用于低温环境成为当前需要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于低温环境的逆变器，能够实现在低温环境下正常运行；以及本发明还提供一种使用上述逆变器的光伏系统，该光伏系统在低温环境下能够保证其发电效率。
本发明提供的用于低温环境的逆变器包括：控制模块、连接所述控制模块的电路隔离板和连接所述电路隔离板的功率转换模块，还包括，
用于检测所述功率转换模块的温度的连接于所述控制模块的第一温度检测模块，以及，
用于对所述功率转换模块进行加热的连接于所述控制模块的第一加热模块；
其中，若所述控制模块启动，则所述第一温度检测模块检测所述功率转换模块的温度，所述控制模块根据检测的所述功率转换模块的温度判断所述功率转换模块能否正常启动和/或正常运行，若所述功率转换模块未正常启动和/或正常运行，则启动第一加热模块。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种光伏系统，包括太阳能电池板和本发明中提及的任一逆变器，该逆变器连接所述太阳能电池板，并将所述太阳能电池板的直流电转换为电网传输的交流电。
本发明提供的逆变器能够在低温环境中正常的启动及正常运行，该逆变器设计合理、使用方便，有效解决了现有技术中的光伏并网逆变器在低温条件下无法正常工作的问题，同时提高了光伏系统即太阳能光伏并网发电系统的发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中逆变器第一实施例的结构示意图；
图2为本发明中逆变器第二实施例的结构示意图；
图3为本发明中逆变器第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种用于低温环境的逆变器，通过对逆变器内部的功率转换模块进行加热实现逆变器启动阶段的正常工作，使得逆变器的启动时间缩短，转换效率提高，进而使得采用该逆变器的光伏系统的发电效率提高。
参考图1所示，图1示出了本发明中逆变器第一实施例的结构示意图；处于低温环境中的逆变器10包括控制模块101、电路隔离板102、功率转换模块103、第一温度检测模块104和第一加热模块105。其中，电路隔离板102连接于控制模块101，用于接收控制模块101发出的启动功率转换模块103的控制信号(该控制信号可为5V的弱电信号)；功率转换模块103连接于电路隔离板102，其接收电路隔离板102隔离后的用于启动其运行的控制信号(该控制信号可为15V的弱电信号)。与此同时，在控制模块101启动时，连接控制模块101的第一温度检测模块104开始检测功率转换模块103的温度，控制模块101根据检测到的功率转换模块103的温度判断功率转换模块103能否正常启动和/或正常运行(如下所述的功率转换模块103未正常启动和/或正常运行可为该功率转换模块103的检测温度低于第一预设温度)，若功率转换模块103未正常启动和/或正常运行，则启动第一加热模块105。
具体地，可采用检测的功率转换模块103的温度与第一预设温度比较，若检测的功率转换模块103的温度小于所述第一预设温度，则功率转换模块103未正常启动和/或正常运行，进而需要启动第一加热模块105对功率转换模块103进行加热，以便功率转换模块103的温度可达到正常启动/正常运行的第一预设温度，保证逆变器10内部的功率转换模块103较快启动，且能够正常运行，进而可提高逆变器10的转换效率，使得光伏系统的发电效率也提高了。应了解的是，若第一温度检测模块104检测的功率转换模块103的温度大于等于第一预设温度，可知，功率转换模块103处于可正常启动环境，故不需要启动第一加热模块105。当然，本实施例中的第一预设温度可选自零下25摄氏度至0摄氏度之间的任一数值，如上述第一预设温度可为零下10摄氏度，其具体的设定根据逆变器10实际的运行环境进行设定，上述说明仅为实例性的。
参照图2所示，图2示出了本发明中逆变器第二实施例的结构示意图；本实施例中逆变器20相对比于第一实施例中的逆变器10来说，该逆变器20还可包括用于连接于控制模块201的第二加热模块207，该第二加热模块207用于对控制模块201加热，其中第二加热模块207和第一加热模块205可同时启动或关闭。当控制模块201启动时，连接控制模块201的第一温度检测模块204开始检测功率转换模块203和/或电路隔离板202的温度，控制模块201根据检测到的功率转换模块203的温度判断是否需要启动第一加热模块205和第二加热模块207。
应了解的是，具体的电路结构中，第一温度检测模块204检测的温度可反应整个逆变器20内部的环境温度，另外实际电路结构中的电路隔离板202和功率转换模块203位置非常接近，故本实施例中设置一个第一温度检测模块204，以便可检测整个逆变器20内部的温度。优选地，该第一温度检测模块204可以同时检测到电路隔离板202和/或功率转换模块203的温度，使得控制模块201可依据第一温度检测模块204检测的温度与第一预设温度比较，是否需要启动第一加热模块205和第二加热模块207。若启动第一加热模块205和第二加热模块207，则第一加热模块205可同时对功率转换模块203和电路隔离板202进行加热，而实际电路中距离功率转换模块203较远的控制模块201可设置第二加热模块207用于对其控制模块201进行加热，以使低温环境中的控制模块201正常运行。当然，本实施例中第一温度检测模块204检测的温度与第一预设温度的比较方式可参照第一实施例中的比较方式，本实施例仅为实例性的说明。
需要说明的是，本实施例中针对控制模块201的第二加热模块207，与针对功率转换模块203设置的第一温度检测模块204和第一加热模块205均是独立运行的。即控制模块201在启动时，第一温度检测模块204检测功率转换模块203的温度，以使控制模块201依据第一温度检测模块204检测的温度判断是否需要启动第一加热模块205和第二加热模块207。本实施例中的功率转换模块203可为绝缘栅双极晶体管(IGBT)或智能功率模块(IPM)。控制模块201可以为数字信号处理器也可以为单片机或其它微处理器。
进一步地，第一温度检测模块204可以选用能够测量温度的电阻式传感器对功率转换模块203的温度进行检测。优选地，该电阻式传感器将检测的信号可通过逆变器20内连接于控制模块201的调节模块(图中未示出)进行转换，如调节模块可将所述电阻式传感器检测的反应温度的信号转换为电压信号并发送至控制模块201，控制模块201依据电压信号判断当前温度是否低于第一预设温度。当然，调节模块可以设置在逆变器内部，也可以集成于控制模块内，其具体位置和数量可依据逆变器的实际结构设置。
参考图3所示，图3示出了本发明中逆变器第三实施例的结构示意图，本实施例中的逆变器30适用于低温潮湿的环境，如图3所示，相对比第一实施例中的逆变器10来说，逆变器30还可包括连接控制模块301的湿度检测模块308，其用于检测功率转换模块303区域的湿度。其中，控制模块301启动后，湿度检测模块308开始检测功率转换模块303区域的湿度，根据检测的功率转换模块303区域的湿度判断所述功率转换模块303能否正常运行，若功率转换模块303未正常运行，则启动第一加热模块305。当然，可采用将功率转换模块303区域的湿度与预设湿度值比较，若功率转换模块303区域的湿度小于所述预设湿度值，则功率转换模块303未正常运行，启动第一加热模块305对其进行加热。
应了解的是，本实施例中对功率转换模块303同时还设置了检测功率转换模块303温度的第一温度检测模块304。第一温度检测模块304和湿度检测模块308分别独立的对功率转换模块303进行检测，只要检测到的功率转换模块303的温度和湿度中的任一项不满足该功率转换模块303正常启动和/或正常运行的条件，控制模块301均可启动第一加热模块305对其进行加热。本实施例中的逆变器30适用于低温潮湿的环境，并能够保证逆变器30的转换效率。
当然，在实际的电路结构中，湿度检测模块308检测的功率转换模块303区域的湿度可反映整个逆变器内部环境的湿度，故在本实施例中的逆变器30也可以类似于第二实施例中的逆变器20中的结构，如可对逆变器30的控制模块301设置相应的第二加热模块。当第一温度检测模块304和湿度检测模块308分别检测的温度和湿度中的任一不满足要求时，控制模块301可启动第一加热模块305和第二加热模块，以保证第一加热模块305可对电路隔离板302和功率转换模块303加热、第二加热模块可对控制模块301加热，使得逆变器内部的控制模块301、电路隔离板302和功率转换模块303均能够正常运行。本实施例只是举例说明湿度检测模块308的设置，其具体在逆变器30内部的位置可依据实际的电路结构设置。
需要说明的是，当逆变器中的控制模块、电路隔离板和功率转换模块距离相近时，可以将第一加热模块和第二加热模块进行合并，同时对控制模块、电路隔离板和功率转换模块进行加热，由此可节省逆变器的成本。另外，逆变器中设置第一加热模块和第二加热模块的目的是保证控制模块、电路隔离板和功率转换模块的正常启动和/或正常运行，当逆变器正常运行之后，可不再使用上述的第一加热模块和第二加热模块。当然，本发明中的逆变器包含的上述任一功能模块只是示意性的说明，对于逆变器可包含的其他的功能模块本发明均不对其进行限制，如实际电路结构中，升压变压器也可属于逆变器内部结构的一部分等。
另外，本发明还提供一种光伏系统，该光伏系统包括太阳能电池板，逆变器、升压变压器和城市电网等。其中，采用本发明中任一实施例提供的逆变器连接所述太阳能电池板，并将所述太阳能电池板的直流电转换为交流电，经由升压变压器升压后将满足光伏系统发电要求的交流电输入城市电网。上述光伏系统可应用于潮湿低温的环境，使逆变器正常启动以最大限度地将直流电转换为交流电，提高光伏系统的发电效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于低温环境的逆变器，包括控制模块、连接所述控制模块的电路隔离板和连接所述电路隔离板的功率转换模块，其特征在于，所述逆变器还包括：
连接于所述控制模块的第一温度检测模块，用于检测所述功率转换模块的温度；
连接于所述控制模块的第一加热模块，用于对所述功率转换模块进行加热；
其中，若所述控制模块启动，则所述第一温度检测模块检测所述功率转换模块的温度，所述控制模块根据检测的所述功率转换模块的温度判断所述功率转换模块能否正常启动和/或正常运行，若所述功率转换模块未正常启动和/或正常运行，则启动第一加热模块；
所述控制模块根据检测的所述功率转换模块的温度判断所述功率转换模块能否正常启动和/或正常运行，包括，
将所述功率转换模块的温度与第一预设温度比较，若所述功率转换模块的温度小于所述第一预设温度，则所述功率转换模块未正常启动和/或正常运行；
所述第一预设温度选自零下25摄氏度至零下10摄氏度之间的任一数值；
所述逆变器还包括：
连接于所述控制模块的第二加热模块，用于对所述控制模块进行加热；
其中，所述第一加热模块和所述第二加热模块同时启动或关闭。
2.根据权利要求1所述的用于低温环境的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括：
连接于所述控制模块的湿度检测模块，用于检测所述功率转换模块区域的湿度；
其中，若所述控制模块启动，则所述湿度检测模块检测所述功率转换模块区域的湿度，所述控制模块根据检测的所述功率转换模块区域的湿度判断所述功率转换模块能否正常运行，若所述功率转换模块未正常运行，则启动第一加热模块。
3.根据权利要求2所述的用于低温环境的逆变器，其特征在于，所述控制模块根据检测的所述功率转换模块区域的湿度判断所述功率转换模块能否正常运行，包括：
将所述功率转换模块区域的湿度与预设湿度值比较，若所述功率转换模块区域的湿度小于所述预设湿度值，则所述功率转换模块未正常运行。
4.根据权利要求1所述的用于低温环境的逆变器，其特征在于，所述第一温度检测模块为电阻式传感器。
5.根据权利要求4所述的用于低温环境的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括连接于所述控制模块的调节模块，所述调节模块用于将所述电阻式传感器检测的电阻信号转换为电压信号以发送至所述控制模块。
6.根据权利要求1所述的用于低温环境的逆变器，其特征在于，所述功率转换模块为智能功率模块或绝缘栅双极晶体管。
7.一种光伏系统，包括太阳能电池板，其特征在于，还包括如权利要求1至6任一项所述的用于低温环境的逆变器，所述逆变器连接所述太阳能电池板，并将所述太阳能电池板的直流电转换为电网传输的交流电。
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