CN106655254B - 一种逆变器和变压器集成设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种逆变器和箱式变压器一体化设备(1)，该一体化设备将逆变器单元、双分裂变压器(4)、组合电器(5)等设备集成设置，所述逆变器单元的输入端接收光伏组件提供的直流电能，并将该电能转换成供双分裂变压器(4)接收的交流电，该双分裂变压器(4)将接收的交流电升压，并最终转换为适当的电压，然后通过组合电器(5)送入电网。该逆变器和箱式变压器一体化设备(1)满足户外安装使用、集成化程度更高、能降低设备成本和运输成本、减少现场土建施工量和时间，提高设备的可靠性，具有较强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏逆变升压集成设备，属于光伏发电系统逆变、升压一体化设备的技术领域。
背景技术
太阳能光伏发电占据世界能源消费的重要席位，可广泛用于社会生活的各个领域。所以光伏发电站建设投资的经济性、运行的稳定性越来越受到关注。逆变器和箱式变压器作为整个光伏发电站的核心设备，直接关系到光伏发电站正常运行时的电能质量和可靠性。现在大型光伏发电站逆变部分基本都是按照1MW为一个单元，主要由户外汇流箱、箱式逆变房（内含两台500kW逆变器）、箱式变压器（内含1台1MW双分裂变压器）组成。
图1给出了现有光伏系统中箱式逆变器房和箱式变压器的现场安装示意图。目前光伏发电站的设计方案中，箱式逆变器房和箱式变压器作为两套独立的电气设备布置，它们由不同的厂家提供，且在工程应用中，两个设备都需要浇筑独立的钢筋混泥土基础，彼此之间相隔一定的安装距离，采用三相交流线缆连接。
图2给出了现有光伏系统中箱式逆变器房和箱式变压器的电气原理图。箱式逆变器房和箱式变压器独立设置，箱式逆变器房中的两台逆变器低压侧通过线缆，接入双分裂变压器，然后通过组合电器接入电网或电站的中压系统。
这种设计方案主要存在着以下不足：
第一、两台设备空间上间隔较近，造成重复使用部分电气器件，造成器件应用浪费且存在一定的能量损耗；
第二、箱式逆变器房和箱式变压器之间采用大截面电缆连接，现场施工中敷设极为不方便，可能造成连接的不可靠；
第三、箱式逆变器房和箱式变压器作为两台设备，需要浇筑两个钢筋混泥土基础，增加了施工时间和成本。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种光伏逆变升压一体化设备，将逆变器和双分裂变压器集成设置，省去了传统光伏发电站中双分裂变压器内输入侧（也称低压侧）的断路器、防雷装置、以及逆变器输出侧的防雷装置。使得布局设计更加合理、进一步提高了发电站的安全性、稳定性，降低了设备成本和现场工程量。
本发明实施例提供了一种逆变器和箱式变压器一体化设备，包括第一逆变器（2）、第二逆变器（3）、双分裂变压器（4）、以及组合电器（5），所述第一逆变器（2）中包括第一直流/交流转换单元（6）、第一断路器（13）和第三断路器（15），所述第二逆变器（3）中包括第二直流/交流转换单元（7）、第二断路器（14）和第四断路器（16），其特征在于：所述第一逆变器（2）、第二逆变器（3）、双分裂变压器（4）和组合电器（5）集成设置；第一逆变器（2）和第二逆变器（3）的输入端分别通过所述第一断路器（13）和所述第二断路器（14）连接光伏组件，其输出端分别通过所述第三断路器（15）和所述第四断路器（16）直接连接于所述双分裂变压器（4）的低压侧；所述双分裂变压器（4）的输出侧连接组合电器（5）的输入侧，所述组合电器（5）的输出侧与电网连接，实现对电能的输送。
较佳地，还包括：第一逆变器监控单元，其对所述第一直流/交流转换单元进行监控，实现对所述第一断路器、第三断路器中的至少一个断路器的控制；第二逆变器监控单元，其对所述第二直流/交流转换单元进行监控，实现对所述第二断路器、第四断路器中的至少一个断路器的控制。
较佳地，还包括：温控器、测控单元、数据采集器，所述温控器用以监测所述双分裂变压器的温度，当该温度超过预设的第一阈值时，所述温控器控制所述第三断路器、第四断路器和组合电器直接脱扣；所述测控单元用以监测所述双分裂变压器低压侧的电压和/或电流信号以及所述组合电器的状态信号，当监测的所述低压侧的电压和电流信号中的至少一种超过预设的阈值时，所述测控单元控制所述第三断路器和第四断路器直接脱扣；所述测控单元接收所述温控器输出的温度信号，当该温度信号超过预设的第二阈值时，发出二次脱扣信号，控制所述第三断路器、第四断路器和组合电器直接脱扣。
较佳地，所述测控单元检测到故障信息后，通过所述数据采集器将故障信息传输给所述第一逆变器监控单元和/或第二逆变器监控单元，控制所述第一逆变器和/或第二逆变器关机。
较佳地，所述组合电器出现电气异常时，该组合电器控制所述第三断路器和第四断路器直接脱扣。
较佳地，所述第一直流/交流转换单元、第二直流/交流转换单元均包括直流滤波器、逆变桥、交流滤波器和交流接触器。
较佳地，所述第一断路器和第二断路器能够采用隔离开关和熔断器的组合电路替代。
较佳地，所述第一断路器和第二断路器能够采用多个容量更小的断路器并联替代。
较佳地，所述组合电器包括熔断器、负荷开关、隔离开关和防雷器。
较佳地，本发明提供一种用于光伏发电站的控制方法，其特征在于，所述方法用来控制本发明中所公开的逆变器和箱式变压器一体化设备。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
第一、省去箱式变压器（简称箱变）低压侧输入断路器、防雷器，和逆变器输出侧的防雷器，节省了设备成本。
第二、可以节省钢筋混泥土基础和施工时间。
第三、缩短箱变和逆变器之间的线缆，减少施工时间，提高线缆连接可靠性。
第四、减少现场设备吊装、安装的时间和费用。
附图说明
图1是现有光伏系统中箱式逆变器房和箱式变压器的现场安装示意图；
图2是现有光伏系统中箱式逆变器房和箱式变压器的电气原理图；
图3是本发明集成的逆变器和箱式变压器的实施例的电气原理图；
附图标记：附图中的标记说明，1—逆变器和箱式变压器一体化设备、2—第一逆变器、3—第二逆变器、4—双分裂变压器、5—组合电器、（5_1）—熔断器、（5_2）—负荷开关、(5_3)—隔离开关、（5_4）—防雷器、6—第一直流/交流转换单元、7—第二直流/交流转换单元、8—第一逆变器监控单元、9—第二逆变器监控单元、10—温控器、11—测控单元、12—数据采集器、13至16—第一至第四断路器。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明实施例提供的技术方案做进一步详细的叙述。
实施例一：
参见附图3，本发明的逆变器和箱式变压器一体化设备（1）用于光伏发电站中，该一体化设备将逆变器单元、双分裂变压器（4）以及组合电器（5）等设备集成设置，所述逆变器单元的输入端接收光伏组件（例如采用太阳能电池板）提供的直流电能，并将该电能转换成供双分裂变压器（4）接收的交流电，该双分裂变压器（4）将接收的交流电升压，并最终转换为适当的电压（例如交流1kV-20kV），然后通过组合电器（5）送入电网。
逆变器单元包括第一逆变器（2）和第二逆变器（3），第一逆变器（2）中包括第一直流/交流转换单元（6）、第一逆变器监控单元（8）、显示装置、以及第一断路器（13）和第三断路器（15）；第二逆变器（3）中包括第二直流/交流转换单元（7）、第二逆变器监控单元（9）、以及第二断路器（14）和第四断路器（16）；所述逆变器监控单元（包括第一逆变器监控单元（8）、第二逆变器监控单元（9））分别对其对应的直流/交流转换单元进行监控，实现对所述第一断路器（13）、第二断路器（14）、第三断路器（15）和第四断路器（16）中的至少一个进行控制；本发明中的直流/交流转换单元可为本领域任何能够将直流转换成交流的装置，优选为包括直流滤波器、逆变桥、交流滤波器和交流接触器。
所述第一逆变器（2）、第二逆变器（3）、双分裂变压器（4）和组合电器（5）集成设置；第一逆变器（2）和第二逆变器（3）的输入端分别通过第一断路器（13）和第二断路器（14）连接光伏组件，优选地，在该输入端连接防雷器；其输出端分别通过第三断路器（15）和第四断路器（16）直接连接于所述双分裂变压器（4）的低压侧；双分裂变压器（4）的输出侧连接组合电器（5）的输入侧，所述组合电器（5）的输出侧与电网连接，实现对电能的输送。
优选地，所述第一断路器（13）和第二断路器（14）能够采用隔离开关和熔断器的组合电路替代；优选地，所述第一断路器（13）和第二断路器（14）也能够采用多个容量更小的断路器并联替代；术语“容量更小”是指相对于所述第一断路器（13）和第二断路器（14）的容量。
该一体化设备中还包括温控器（10）、测控单元（11）、数据采集器（12）；温控器（10）连接双分裂变压器（4），采集双分裂变压器（4）的温度信号，并对该双分裂变压器（4）的温度进行监控，当采集的温度信号超过预设的第一阈值时，所述温控器（10）控制第三断路器（15）、第四断路器（16）和组合电器（5）直接脱扣；测控单元（11）连接双分裂变压器（4）和组合电器（5），用来监测双分裂变压器（4）低压侧的电压和/或电流信号以及组合电器（5）的状态信号，当所述低压侧的电压和电流信号中的至少一种超过预设的阈值时，测控单元（11）控制第三断路器（15）和第四断路器（16）直接脱扣；同时，测控单元也连接温控器（10），接收所温控器（10）输出的温度信号，当该温度信号超过预设的第二阈值时，发出二次脱扣信号，控制第三断路器（15）、第四断路器（16）和组合电器（5）再次直接脱扣，两次脱扣操作，可以确保该一体化设备的安全运行，提高了系统的可靠性，所述第一阈值和第二阈值的取值以及相互间的大小关系，本领域技术人员可以根据实际设计需要适当选择。
组合电器（5）连接双分裂变压器（4）的输出端；经双分裂变压器（4）转换后的电压（例如交流1kV-20kV），通过组合电器（5）最终输出到电网。组合电器（5）内部可安装有熔断器（5-1）、负荷开关（5-2）、隔离开关(5-3)和防雷器(5-4)。同时，该组合电器（5）连接第三断路器（15）和第四断路器（16），如此设置，使得其与第三断路器（15）和第四断路器（16）形成电气连锁，当组合电器（5）出现电气异常时，其控制所述第三断路器（15）和第四断路器（16）直接脱扣，进一步提高了发电站的安全性、稳定性。
数据采集器（12），用于与电站集控中心进行信息交互。当测控单元（11）检测到设备故障信息后，通过该数据采集器（12），将该故障信息传输给所述第一逆变器监控单元（8）和/或第二逆变器监控单元（9），控制所述第一逆变器（2）和/或第二逆变器（3）关机；同时，通过该数据采集器（12），将该故障信息传输给电站集控中心，供工作人员了解设备运行情况，及时维护。
本发明的逆变器和箱式变压器一体化设备（1）由于集成了逆变器单元和双分裂变压器，相对于现有光伏系统，省去了原双分裂变压器内输入侧（也称低压侧）的断路器和防雷器、省去了逆变器单元输出侧的防雷器，使得电路结构更加简单，进一步节省了生成成本；同时，从控制方面看，当测控单元（11）检测到双分裂变压器（4）的过温、过压、过流等故障信号时，可以直接脱扣逆变器侧的第三断路器（15）和第四断路器（16）；此外，组合电器（5）与逆变器侧的第三断路器（15）和第四断路器（16）形成电气连锁，当组合电器（5）出现异常时，逆变器侧的第三断路器（15）和第四断路器（16）也立即脱扣，进一步提升了设备运行的安全性和可靠性。
相应地，根据本发明文字记载以及实质公开的逆变器和箱式一体化设备的电气电路图，其对应的控制方法也在本发明公开的范畴。即，本发明也公开了一种用于光伏发电站的控制方法，所述方法用来控制上述逆变器和箱式变压器一体化设备。
以上公开的仅为本申请的具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (9)
1.一种逆变器和箱式变压器一体化设备，包括第一逆变器(2)、第二逆变器(3)、双分裂变压器(4)、以及组合电器(5)，所述第一逆变器(2)中包括第一直流/交流转换单元(6)、第一断路器(13)和第三断路器(15)，所述第二逆变器(3)中包括第二直流/交流转换单元(7)、第二断路器(14)和第四断路器(16)，其特征在于：
所述第一逆变器(2)、第二逆变器(3)、双分裂变压器(4)和组合电器(5)集成设置；第一逆变器(2)和第二逆变器(3)的输入端分别通过所述第一断路器(13)和所述第二断路器(14)连接光伏组件，其输出端分别通过所述第三断路器(15)和所述第四断路器(16)直接连接于所述双分裂变压器(4)的低压侧；所述双分裂变压器(4)的输出侧连接组合电器(5)的输入侧，所述组合电器(5)的输出侧与电网连接，实现对电能的输送，
其中，所述逆变器和箱式变压器一体化设备还包括：
温控器(10)、测控单元(11)、数据采集器(12)，所述温控器(10)用以监测所述双分裂变压器(4)的温度，当该温度超过预设的第一阈值时，所述温控器(10)控制所述第三断路器(15)、第四断路器(16)和组合电器(5)直接脱扣；所述测控单元(11)用以监测所述双分裂变压器(4)低压侧的电压和/或电流信号以及所述组合电器(5)的状态信号，当监测的所述低压侧的电压和电流信号中的至少一种超过预设的阈值时，所述测控单元(11)控制所述第三断路器(15)和第四断路器(16)直接脱扣；所述测控单元(11)接收所述温控器(10)输出的温度信号，当该温度信号超过预设的第二阈值时，发出二次脱扣信号，控制所述第三断路器(15)、第四断路器(16)和组合电器(5)直接脱扣。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：
第一逆变器监控单元(8)，其对所述第一直流/交流转换单元(6)进行监控，实现对所述第一断路器(13)、第三断路器(15)中的至少一个断路器的控制；
第二逆变器监控单元(9)，其对所述第二直流/交流转换单元(7)进行监控，实现对所述第二断路器(14)、第四断路器(16)中的至少一个断路器的控制。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测控单元(11)检测到设备故障信息后，通过所述数据采集器(12)，将故障信息传输给所述第一逆变器监控单元(8)和/或第二逆变器监控单元(9)，控制所述第一逆变器(2)和/或第二逆变器(3)关机。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述组合电器(5)出现电气异常时，该组合电器(5)控制所述第三断路器(15)和第四断路器(16)直接脱扣。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一直流/交流转换单元(6)、第二直流/交流转换单元(7)均包括直流滤波器、逆变桥、交流滤波器和交流接触器。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一断路器(13)和第二断路器(14)能够采用隔离开关和熔断器的组合电路替代。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一断路器(13)和第二断路器(14)能够采用多个容量更小的断路器并联替代。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述组合电器(5)包括熔断器(5-1)、负荷开关(5-2)、隔离开关(5-3)和防雷器(5-4)。
9.一种用于光伏发电站的控制方法，其特征在于，所述方法用来控制如权利要求1-8之一所述的逆变器和箱式变压器一体化设备。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20190409 Termination date: 20191103 |
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