CN102522908A - 光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置 - Google Patents

光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置 Download PDF

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游黎琼
陈斌
周汉军
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Abstract

本发明涉及一种光伏并网逆变器技术领域，具体涉及一种逆变单元模块化结构，包括安装在机箱内的多组逆变单元和带有电解电容的叠层母排，每组逆变单元包括散热器、带有驱动模块的功率器件、输出母排，所有逆变单元共用一块叠层母排；叠层母排的输出端与功率器件输入端相连，功率器件安装在散热器上，功率器件的输出端与输出母排相连。本发明方便安装生产，又不降低性能，将从光伏阵列输入的直流电转变成三相交流电，分别从功率单元的输出端输出，通过这种设计，使其散热结构简单化，散热效果提升，在生产以及装配时能够方便生产和装配，更加方便局部的更换或维护。

Description

光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置
技术领域
本发明涉及一种光伏并网逆变器技术领域，具体涉及一种逆变单元模块化结构。
背景技术
光伏并网逆变技术是可再生能源技术发展的重要组成部分，近几年来发展尤为迅速，许多大功率并网逆变器已用于电站。目前国内外应用于中大功率光伏并网逆变器的三相全桥逆变单元，一种是采用集成化设计，即以三相全桥为一个单元，将所有功率器件、电容、散热器、母线排全部集成在一个整体模块上。这样会造整体模块重量重、生产效率低、设备环境要求高，不利于流水线生产和工人安装作业。另外一种是采用独立化设计，即以一相桥臂为一个单元，一相逆变单元所需要的功率器件、电容、散热器、母排组合为一个模块单元，三相全桥，则由三个一相逆变单元组成。此种方法必然带来，母线排（也称为叠层母排）的分割成三块，三块母线排之间用导体连接，如此大大削弱了一体化母线排本身带来的降低电感量，提高了电器元件损坏的概率，降低了可靠性和安全性。
发明内容
本发明针对现有的光伏并网逆变器逆变单元集成化结构笨重和独立化结构降低电气性能的缺点，提供一种光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置，包括安装在机箱内的多组逆变单元和带有电解电容的叠层母排，每组逆变单元包括散热器、带有驱动模块的功率器件、输出母排，所有逆变单元共用一块叠层母排；叠层母排的输出端与功率器件输入端相连，功率器件安装在散热器上，功率器件的输出端与输出母排相连。
作为上述方案的进一步设置，所述逆变单元共设置有三组。
所述散热器的进风口上设置有风机。
所述机箱上带有屏蔽罩。
所述叠层母排包括带有正极输入端、正极输出端的正极板，带有负极输入端、负极输出端的负极板，中点板，绝缘层；其中，负极板和中点板均通过绝缘层固定连接在正极板上（即负极板和中点板与正极板之间用绝缘层隔开，采用层压方法，叠合成一体），且中点板位于正极板的正极输入端与负极板的负极输入端之间。叠层母排的优点：1.低分布电感；2.低局部放电率。增加了系统的可靠性，延长电子元件的实用寿命。
本发明有益效果在于将光伏并网逆变器逆变单元模块化，方便安装生产，又不降低性能，将从光伏阵列输入的直流电转变成三相交流电，分别从功率单元的输出端输出，通过这种设计，使其散热结构简单化，散热效果提升，在生产以及装配时能够方便生产和装配，更加方便局部的更换或维护。由于采用模块化结构，使光伏逆并网逆变器的空间利用率得到了提高，整体性能有所提升。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为叠层母排与功率器件之间的电路原理图；
图3为叠层母排的结构示意图；
图4为图3的后视示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置，包括安装在机箱6内的三组逆变单元和带有电解电容2的叠层母排8。每组逆变单元包括散热器7、带有驱动模块13的功率器件12、输出母排11，且三组逆变单元共用一块叠层母排8。叠层母排8上有三组输出端，每组输出端配合一组逆变单元。叠层母排8的输出端与功率器件12输入端相连，叠层母排8的输入端连接光伏阵列，功率器件12安装在散热器7上，功率器件12的输出端与输出母排11相连，叠层母排8的正面与电解电容2相连。
作为优选，每个散热器7的进风口上均设置有一个风机14。机箱6上带有屏蔽罩10。电解电容2固定在电容固定板9上后，与叠层母排8的正面相连。
结合图3、图4所示，叠层母排8包括带有正极输入端85、正极输出端88的正极板81，带有负极输入端86、负极输出端87的负极板83，中点板84，以及绝缘层82。其中，负极板83和中点板84均通过绝缘层82固定连接在正极板81上，且中点板84位于正极板81的正极输入端85与负极板83的负极输入端86之间。
叠层母排8上的固定孔89为电解电容固定孔，用于连接电解电容2。两个电解电容2分别通过固定孔89安装在正极板81和中点板84上以及中点板84和负极板83上面，构成串联结构。
叠层母排8，包括一路输入及三路输出。
叠层母排8通过直流正极输入端85和负极输入端86对电解电容2充电；叠层母排8通过负极输出端87和正极输出端88对功率器件12输出能量，从左至右依次对应U、V、W三相。
本发明的原理如下：
本发明的驱动模块13控制功率器件12的导通和关断，光伏阵列输入连接到叠层母排8上，叠层母排8的正负极输出端与功率器件12相连，相连处设置有吸收电容3，功率器件12的输出端和输出母排11相连。功率器件12包括正功率器件4和负功率器件5，正功率器件4和负功率器件5都是IGBT晶闸管，功率器件12为逆变器核心元器件，通过驱动模块13控制功率器件12的导通和关断，改变输出电压的极性，使直流电转变成交流电，通过UVW端输出正弦调制波，最终实现逆变功能。叠层母排8正面与电解电容2相连，电解电容2和吸收电容3对逆变系统进行一个滤波储能的功能，均压电阻1与电解电容2并联，均压电阻1使正功率器件4和负功率器件5上所加的电压大小相同，使输出交流电正负极电压大小相同，电解电容2通过卡箍固定在电容固定板9上，电容固定板9固定在机箱6上，屏蔽罩10固定在机箱6上，起到屏蔽电磁干扰和防尘作用。
与现有的集成化逆变单元和独立化逆变单元相比，模块化的逆变单元比集成化逆变单元结构更便于流水线生产以及装配作业，并且各个功率单元独立设置散热器，既能保证散热均匀，又能节省散热器使用量，降低成本，安装和生产也方便很多。并且独立化散热器可以使用独立化的风机，散热效果更好，系统更稳定。模块化的逆变单元比独立化逆变单元，提高了系统安全和稳定性。降低了电感量，减少尖峰电压对电气元器件的损坏，降低系统电磁辐射。同时整体固定机箱，有利于电磁屏蔽，此外可独立功能块化安装生产，提高生产效率。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置，其特征在于：包括安装在机箱内的多组逆变单元和带有电解电容的叠层母排，每组逆变单元包括散热器、带有驱动模块的功率器件、输出母排，所有逆变单元共用一块叠层母排；叠层母排的输出端与功率器件输入端相连，功率器件安装在散热器上，功率器件的输出端与输出母排相连。
2.如权利要求1所述的光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置，其特征在于：所述逆变单元共设置有三组。
3.如权利要求1所述的光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置，其特征在于：所述散热器的进风口上设置有风机。
4.如权利要求1所述的光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置，其特征在于：所述机箱上带有屏蔽罩。
5.如权利要求1所述的光伏并网逆变器逆变单元模块化结构装置，其特征在于：所述叠层母排包括带有正极输入端、正极输出端的正极板，带有负极输入端、负极输出端的负极板，中点板，绝缘层；其中，负极板和中点板均通过绝缘层固定连接在正极板上，且中点板位于正极板的正极输入端与负极板的负极输入端之间。
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