CN102594177A - 用于光伏并网逆变器的功率模块及光伏并网逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模块式光伏并网逆变器功率模块，包括功率器件、电解电容、散热器以及驱动电路板，所述电解电容通过电路板与所述功率器件连接，所述散热器与所述功率器件接触，其中，所述散热器设置有进风口和主出风口，所述散热器的内部形成用于使外部空气从其流过的主风道，在所述主风道上设置有次出风口，次出风口上设有导风板，用于将在所述主风道中流动的部分空气导向所述电解电容。根据本发明的光伏并网逆变器具有如下优点：新颖的母线电容强制风冷设计，在不增加成本的情况下，在低成本下实现了对母线电容强制风冷，提升了系统的可靠性；利用主风扇多余的散热能力，部分冷空气提前引出，从而对母线电容散热。

Description

用于光伏并网逆变器的功率模块及光伏并网逆变器
技术领域
本发明涉及逆变器技术领域，尤其涉及具有对电解电容进行散热的功能的光伏并网逆变器、及其功率模块。
背景技术
光伏并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏并网逆变器是光伏并网发电系统的重要组成部分，用于将来自太阳能电池板的直流电转换为交流电，从而向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。
目前，通常采用电解电容作为光伏并网逆变器的输入逆变母线滤波电容(简称为母线电容)，用于对直流滤波并储存能量。电解电容的性能和寿命关系到光伏并网逆变器从而整个光伏组件的使用性能，同时也决定光伏发电系统的稳定性。电解电容的寿命取决于其工作温度，如果在电解电容的工作中没有对其进行散热，则过高的热量将加速电解液蒸发，当电解液的量减少到一定极限时，电容寿命也就终止。如图1所示，目前市场上的光伏并网逆变器只对功率器件(例如，IGBT)做散热处理，而电解电容的散热仅依靠电解电容自身与环境空气直接接触，导致电解电容的散热效果不佳。
针对上述问题，参考图2，可以设计专门的散热装置(例如，风机304)对电解电容进行散热从而使其冷却，但这会增加整个系统的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本申请的发明人考虑到现有技术的上述情况而做出了本发明。本发明的主要目的在于保证对光伏并网逆变器中的电解电容进行散热，延长电解电容乃至光伏并网逆变器的使用寿命。
解决技术问题的手段
根据本发明的一个方面，提供了一种用于光伏并网逆变器的功率模块，包括功率器件、电解电容、散热器以及驱动电路板，所述电解电容通过所述驱动电路板与所述功率器件连接，所述散热器与所述功率器件接触，其中，所述散热器设置有进风口和主出风口，所述散热器的内部形成用于使外部空气从其流过的主风道，在所述主风道上设置有次出风口，用于将在所述主风道中流动的部分空气导向所述电解电容。
在优选的实施方式中，本发明的光伏并网逆变器在所述次出风口处设置有导风板，用于将所述主风道中流动的部分空气通过所述次出风口导向所述电解电容。
在优选的实施方式中，所述次出风口的形状例如为窄缝状，例如细长的长方形状，长度例如为45厘米，宽度例如为2毫米，其设置在主风道的风道板上的可向电解电容送风的任意位置上，优选设置在风道板的不与电解电容处于同一垂直线上且与电解电容尽可能接近的位置，例如与电解电容的最近距离为5厘米。所述导风板例如沿着所述次出风口的两条长边设置，可以为一个或两个，通常为沿着两条长边设置的两个导风板。例如，在两个的情况下，距离电解电容较远的一个导风板可以向上设置，距离电解电容较近的一个导风板可以向下设置，也可以两个导风板同时向上设置，从而将冷风引导至靠近电解电容的位置。导风板通常相对于水平面倾斜设置，倾斜的角度可为适于向电解电容送风的任何角度，例如，导风板与水平面的夹角分别为15～60度，优选，例如为25～45度。
在优选的实施方式中，所述导风板的截面形状例如是圆弧形或平板形或其他任何适于向电解电容送风的形状。对导风板的尺寸没有特别限制，例如，导风板的长度可以与次出风口的长度相同(例如为45厘米)，导风板的宽度例如为5毫米到4厘米，进一步例如1厘米到2厘米，厚度例如可以为0.5毫米到5毫米，进一步例如1毫米到2毫米。
在本发明的光伏并网逆变器的功率模块的另一优选实施方式中，在所述电解电容上还装有温控器，所述温控器监测所述电解电容的工作温度，并根据所监测到的温度来控制所述导风板的倾角，从而控制通过所述次出风口的风量。
根据本发明的一个方面，还提供了包括上述功率模块的光伏并网逆变器。
本发明的优点
根据本发明的光伏并网逆变器及其功率模块具有如下优点：新颖的母线电容强制风冷设计，在不增加成本的情况下，在低成本下实现了对母线电容强制风冷，提升了系统的可靠性；利用主风扇多余的散热能力，部分冷空气提前引出，从而对母线电容散热。
附图说明
图1是示出一种现有技术的用于光伏并网逆变器的功率模块的示意图，其中20为功率模块，201为功率器件，202为电解电容，203为散热器；
图2是示出另一种现有技术的用于光伏并网逆变器的功率模块的示意图，其中30为功率模块，301为功率器件，302为电解电容，303为散热器，304为风扇；
图3是示出根据本发明的实施例的用于光伏并网逆变器的功率模块的示意图，其中10为功率模块，101为功率器件，102为电解电容，103为散热器，104为导风板，105为驱动电路板，106为次出风口。
具体实施方式
将通过参考上述附图，通过以下对于实施例的描述来进一步理解本发明。
图3是根据本发明的实施例的用于光伏并网逆变器的功率模块10的示意图。如图3所示，所述光伏并网逆变器例如为模块式光伏并网逆变器，其包括功率模块10，功率模块10包括功率器件101、电解电容102(也称为母线电容)、散热器103、导风板104以及驱动电路板105。
功率器件101可为IGBT，电解电容102通过铜排与功率器件101连接，散热器103与功率器件101接触，其接触面例如可涂敷导热硅脂。散热器103的两端设置有主出风口和进风口，其内部形成主风道，用来通过风扇使环境空气流过，从而产生风冷降温的效果。散热器103可为金属材质，例如，纯铜材质、表面经过氧化处理的铝型材等，其可以成型为散热鳍片、散热槽，等等。在散热器103的主风道的风道板上设计有次出风口106，其通过倾斜设置的导风板104(在图3中示出沿着窄缝形的次出风口的两条长边设置的两个导风板，其中一个为圆弧形，另一个为平板形)将在主风道中流过的部分风量导向散热器103外部的电解电容102。通过驱动电路板105来连接控制电路和功率器件的。
所述导风板104可以是固定的。同时，可选地，所述导风板104也可以是可调节的，可通过调节导风板104的姿态(例如倾角、长度等)来调节出风口的开度，从而调节出风口的风量、以及进而对电解电容的冷却强度。
可选地，在所述电解电容102上还装有温控器(图中未示出)，所述温控器监测所述电解电容102的工作温度，并根据所监测到的温度来控制所述导风板104的倾角、长度等，从而控制通过所述次出风口106的风量。
利用功率模块强风压离心风机的剩余冷却能力，在主气流通过风扇进入散热器103之前，通过主风道板上的较细的出风口，利用导风板104，在主风道外部产生一条风量合适的冷却支路，将主气流的一部分导向电解电容102，从而实现对电解电容102的强制风冷。通过强制风冷，能够有效地降低电解电容102的温升，从而能够提升电解电容102的寿命、乃至整个功率模块10和光伏并网逆变器的寿命。
下面说明本发明的实施例产生的有益效果。例如，根据上述实施例的光伏逆变器，申请人以500KW光伏逆变器做温升测试。在逆变器连续工作4小时之后，在没有采用导风口的情况下，电解电容的工作温度是52摄氏度，而在采用导风口的情况下，工作4小时后的电解电容的工作温度是43摄氏度。因此，增加导风口时的电解电容的工作温度可下降大约9摄氏度。
需要说明的是，除了对电解电容实行风冷以外，本发明的光伏并网逆变器的其他构成部分和结构可以是本领域中通常使用的那些，因此，为了简明起见，在此处省略其说明。
最后，本领域的技术人员能够理解，对本发明的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于光伏并网逆变器的功率模块，所述功率模块包括功率器件、电解电容、散热器以及驱动电路板，所述电解电容通过所述驱动电路板与所述功率器件连接，所述散热器与所述功率器件接触，
其中，所述散热器设置有进风口和主出风口，所述散热器的内部形成用于使外部空气从其流过的主风道，在所述主风道上设置有次出风口，用于将在所述主风道中流动的部分空气导向所述电解电容。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其中，在所述次出风口处设置有导风板，用于将所述主风道中流动的部分空气通过所述次出风口导向所述电解电容。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其中，所述导风板的截面形状是圆弧形或平板形。
4.根据权利要求1所述的功率模块，其中，所述导风板与水平面的夹角为15～60度。
5.根据权利要求1所述的功率模块，其中，在所述电解电容上还装有温控器，所述温控器监测所述电解电容的工作温度，并根据所监测到的温度来控制所述导风板的倾角，从而控制通过所述次出风口的风量。
6.根据权利要求1所述的功率模块，其中，所述次出风口的形状为窄缝状。
7.根据权利要求6所述的功率模块，其中，所述次出风口为长方形，其被设置在主风道的风道板上的可向所述电解电容送风的任意位置上。
8.根据权利要求7所述的功率模块，其中，所述次出风口被设置在风道板的不与电解电容处于同一垂直线上且与电解电容尽可能接近的位置。
9.根据权利要求8所述的功率模块，其中，所述导风板沿着所述次出风口的两条长边设置，所述导风板的数量为一个或两个。
10.一种包括根据权利要求1至9中的任一项所述的一个或多个功率模块的光伏并网逆变器。
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