CN102983769B - 一种分布式自然冷却光伏逆变器系统 - Google Patents

一种分布式自然冷却光伏逆变器系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光伏逆变领域，是一种分布式自然冷却光伏逆变器系统。本发明的技术方案是这样实现的：一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，还包括逆变单元、逆变器、中央控制单元、RS485总线和液晶触摸屏，所述中央控制单元与逆变单元、逆变器、RS485总线电性连接，液晶触摸屏与中央控制单元连接，所述逆变器分散设置于太阳能电池板阵列中。本发明提供的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，通过将逆变器分散设置于太阳能电池板阵列中，实现分布式光伏逆变，节约成本、提高逆变效率；通过开关器件的使用，大大减小导通损耗，大大提高整机效率，且可采用自然冷却；通过阶梯波形输出，提高滤波效率；通过RS485总线大大提高系统的传输效率。

Description

一种分布式自然冷却光伏逆变器系统
技术领域
本发明涉及光伏逆变领域，特别是一种分布式自然冷却光伏递变器系统。
背景技术
由于传统逆变器是集中放置的，这种光伏逆变方案需要许多粗电缆将各个汇流箱与集中逆变器连接起来，同时，逆变桥一般要采用耐高压、大电流的开关器件IGBT，但是IGBT内阻、驱动功率都很大，开关频率高(IGBT一般为1～2KHz)。因此，这种传统逆变器具有如下的缺点：1、连接集中逆变器与汇流箱的粗电缆数量多、长度长；2、由于逆变桥直流输入电压达到720V以上，必须采用高耐压的IGBT作为开关器件；3、IGBT开关频率高、导通内阻大，开关损耗和导通损耗相应也比较大，加上逆变器是集中逆变，所以必须加装强制冷却装置。
发明内容
本发明提供的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，通过分散逆变单元，用MOS管代替开关器件IGBT，把开关频率从1—2KHz降到50Hz，采用高效可靠的RS485数据总线，解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，还包括逆变单元、逆变器、中央控制单元、RS485总线和液晶触摸屏，所述中央控制单元与逆变单元、逆变器、RS485总线电性连接，液晶触摸屏与中央控制单元连接，所述逆变器分散设置于太阳能电池板阵列中。
所述逆变单元包括太阳能电池板和开关器件，所述逆变单元级联。
优化地，所述开关器件为MOS管。
进一步地，所述逆变单元包括一个太阳能电池板和2个MOS管。
所述中央控制单元包括触摸屏控制CPU和逆变控制CPU，所述触摸屏控制CPU与液晶触摸屏连接，所述逆变控制CPU与逆变单元、RS485总线连接。
所述RS485总线包括数据收发单元和信号隔离单元，所述RS485总线分别连接逆变控制CPU和逆变单元。
优化地，还包括光伏控制器，所述光伏控制器与逆变控制CPU、逆变单元连接。
所述光伏控制器包括电压检测单元、电流检测单元和升降压单元。
所述MOS管控制逆变单元输出阶梯波形。
本发明提供的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，通过将逆变器分散设置于太阳能电池板阵列中，实现分布式光伏逆变，节约成本、提高逆变效率；通过开关器件的使用，大大减小导通损耗，大大提高整机效率，且可采用自然冷却；通过阶梯波形输出，提高滤波效率；通过RS485总线大大提高系统的传输效率。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本发明结构示意图。
图中：100、中央控制单元；110、触摸屏控制CPU；120、逆变控制CPU；200、光伏控制器；210、电压检测单元；、220、电流检测单元；230、升降压单元；300、逆变单元；310、太阳能电池板；320、开关器件；400、RS485总线；410、数据收发单元；420、信号隔离单元。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明提供的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，还包括逆变单元300、逆变器、中央控制单元100、RS485总线400和液晶触摸屏，所述中央控制单元100与逆变单元300、逆变器、RS485总线400电性连接，液晶触摸屏与中央控制单元100连接，所述逆变器分散设置于太阳能电池板310阵列中。所述逆变单元300包括太阳能电池板310和开关器件320，所述逆变单元300级联。优化地，所述开关器件320为MOS管。进一步地，所述逆变单元300包括一个太阳能电池板310和2个MOS管。所述中央控制单元100包括触摸屏控制CPU110和逆变控制CPU120，所述触摸屏控制CPU110与液晶触摸屏连接，所述逆变控制CPU120与逆变单元300、RS485总线400连接。所述RS485总线400包括数据收发单元410和信号隔离单元420，所述RS485总线400分别连接逆变控制CPU120和逆变单元300。优化地，还包括光伏控制器200，所述光伏控制器200与逆变控制CPU120、逆变单元300连接。所述光伏控制器200包括电压检测单元210、电流检测单元和升降压单元230。所述MOS管控制逆变单元300输出阶梯波形。
本发明中央控制单元100包括4颗CPU，其中3颗为逆变控制CPU120，负责与逆变单元300进行通讯并通过RS485总线400向其提供同步信号，经过三相电抗器后，检测对应的电压、电流，并根据电网断网信号和同步信号决定逆变单元300的工作状态和是否自己产生同步信号；另外一颗为触摸屏控制CPU110，主要负责检控制液晶触摸屏。
液晶触摸屏使用串口液晶显示屏，其显示和输出由CPU控制。使用串口液晶显示屏的成本大概是工业平板电脑的5％，大大的降低人机界面的成本。
本发明采用阶梯波输出，具有输出谐波含量小、滤波容易的特点，一般来说，组成每相的逆变模块数量越多，波形约好，比IGBT组成的传统逆变器具有更大的优越性。
本发明还采用了系统同步信号、数据通信于一个RS485总线400的通信模块，包括数据收发单元410和信号隔离单元420，可实现逆变单元300之间的协同控制，有效解决因为数据与同步信号分开传输，多占用通信信道、传输差错率低等缺点，同时大大提高了传输效率。
本发明的开关器件320采用MOS管，成本低，导通内阻RON低至1毫欧，导通损耗非常小；由于本发明由多个逆变单元300组成，本发明采用阶梯波输出的逆变方式，把开关频率降至50Hz，因此在本发明中，MOS开关损耗可以忽略不计；且MOS管可并联运行，MOS并联之后，等效导通电阻会随着并联个数增加而减小，对于特定输出功率的逆变系统，导通损耗也会减小，导通损耗在本发明中是主要的损耗；开关损耗可以忽略，导通损耗比较小，为大幅度提高整机效率、不需要强制风冷装置提供了重要的技术保障。
本发明中的逆变单元300包括一个太阳能电池板310和2个MOS管，逆变器分散在光伏电池板阵列中，代替传统的汇流箱，省去传统装置中汇流箱到集中逆变的粗电缆。
本发明提供的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，通过将逆变器分散设置于太阳能电池板310阵列中，实现分布式光伏逆变，节约成本、提高逆变效率；通过开关器件320的使用，大大减小导通损耗，大大提高整机效率，且可采用自然冷却；通过阶梯波形输出，提高滤波效率；通过RS485总线400大大提高系统的传输效率。
当然，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应该可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，其特征在于：还包括逆变单元(300)、逆变器、中央控制单元(100)、RS485总线(400)和串口液晶触摸屏，所述中央控制单元(100)与逆变单元(300)、逆变器、RS485总线(400)电性连接，所述中央控制单元(100)包括触摸屏控制CPU(110)和三颗逆变控制CPU(120)，所述触摸屏控制CPU(110)与串口液晶触摸屏连接，所述三颗逆变控制CPU(120)与逆变单元(300)、RS485总线(400)连接；串口液晶触摸屏与中央控制单元(100)连接，所述三颗逆变控制CPU(120)用于与逆变单元(300)进行通讯并通过RS485总线(400)向其提供同步信号；
所述逆变器分散设置于太阳能电池板(310)阵列中；所述逆变单元(300)包括太阳能电池板(310)和开关器件(320)，所述逆变单元(300)级联；所述开关器件(320)为MOS管。
2.根据权利要求1所述的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，其特征在于：所述逆变单元(300)包括一个太阳能电池板(310)和2个MOS管。
3.根据权利要求1所述的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，其特征在于：所述RS485总线(400)包括数据收发单元(410)和信号隔离单元(420)，所述RS485总线(400)分别连接逆变控制CPU(120)和逆变单元(300)。
4.根据权利要求1所述的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，其特征在于：还包括光伏控制器(200)，所述光伏控制器(200)与逆变控制CPU(120)、逆变单元(300)连接。
5.根据权利要求4所述的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，其特征在于：所述光伏控制器(200)包括电压检测单元(210)、电流检测单元和升降压单元(230)。
6.根据权利要求1所述的一种分布式自然冷却光伏逆变器系统，其特征在于：所述MOS管控制逆变单元(300)输出阶梯波形。
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