CN110581657B - 一种光伏高压直流串联并网系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光伏高压直流串联并网系统，涉及电力系统技术领域。该光伏高压直流串联并网系统将高压交直流变换器放置于第一蒸发器的绝缘冷却介质中；将电感放置于第二蒸发器的绝缘冷却介质中；功率半导体器件与第二蒸发器的外壁面接触；当液态的绝缘冷却介质受热气化转换为气态的绝缘冷却介质后进入冷凝器冷凝为液态的绝缘冷却介质后，再次进入第一蒸发器和第二蒸发器冷却高压交直流变换器、电感和功率半导体器件，本发明的绝缘冷却介质为绝缘冷却液体，直接与DC‑DC变换器的发热部件进行热交换，液‑气相变过程吸热提高了热交换效率，提高了DC‑DC变换器的散热效率。

Description

一种光伏高压直流串联并网系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种光伏高压直流串联并网系统。

背景技术

随着高压直流输电网建设和高压直流配电网的快速发展，直流并网DC-DC变换器(Direct current-Direct current converter，直流-直流变换器)是解决电能大容量远距离传输及大规模可再生能源汇集的有效手段，可以充分利用高压直流输电(high-voltagedirect current，HVDC)线路走廊，实现多种能源形式和多用户类型之间的互补。目前常见的光伏发电系统并网形式以并入交流电网为主。国内柔性直流和传统直流输电快速发展，示范项目越来越多，光伏发电必须具备接入高压直流输电网的能力。

常见光伏直流变换器存在输出电压较低，且难以一次性升压到很高电压的问题，为了实现光伏系统输出并入高压直流电网，目前普遍采取多个光伏直流变换器的输入接独立光伏组件，输出串联的方式提高系统的输出电压，从而达到输出更高的直流电压从而接入高压直流电网的目的。光伏直流变换器的输出并入±10KV、±30KV和±300KV级以上的直流输电线上，升压比高达20-600倍。

由于大功率变换器在运行过程中有较大的热量散失，为保大功率变换器具有良好的运行环境，必须配备一套冷却系统。目前大功率变换器最常用的冷却系统采用水冷技术采用强迫水循环结构，冷却介质必须采用去离子水并须配备循环泵、膨胀阀和水去离子处理设备等，而水处理和循环系统需要一个单独约重几十甚至上百公斤的柜体，体积重量较大且成本增高。另外，常见光伏直流变换器包括高压交流(Alternating Current，AC)-直流(Direct Current，DC)变换器和低压DC-AC变换器，高压AC-DC变换器一般包括高频高压变压器、高压电容和硅堆等实现高压交直流变换功能的器件；低压DC-AC变换器一般包括控制电路板、低压电容、功率半导体器件、电感、电压传感器和电流传感器等实现直交流变换功能的器件以及防护机壳，目前水冷方式在进行冷却时需要与主要需要冷却的高压AC-DC变换器、低压DC-AC变换器中的功率半导体器件和电感通过空气进行热交换，而空气介质的存在会导致热交换效率低。因此，现有冷却方式存在热交换效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏高压直流串联并网系统，解决了现有冷却方式热交换效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种光伏高压直流串联并网系统，包括直流-直流变换器和冷却装置；

所述直流-直流变换器包括：高压交直流变换器和低压直流-交流变换器；

所述冷却装置包括：冷凝器、第一蒸发器、第二蒸发器、气体管道、液体管道和绝缘冷却介质；

所述第一蒸发器的出气口通过所述气体管道与所述冷凝器的进气口连通；

所述第一蒸发器的进液口通过所述液体管道与所述冷凝器的出液口连通；

所述第一蒸发器的高压液口通过高低压连通管与所述第二蒸发器的低压液口连通；所述第二蒸发器的低压液口设于所述第二蒸发器的顶部；

所述高低压连通管用于所述第一蒸发器中绝缘冷却介质与所述第二蒸发器中绝缘冷却介质的流通，所述第二蒸发器中气体与所述第一蒸发器中气体的流通；

所述第一蒸发器内填充所述绝缘冷却介质；所述高压交直流变换器放置于所述第一蒸发器内且浸在所述绝缘冷却介质中；

所述第二蒸发器放置于所述低压直流-交流变换器内；所述第二蒸发器内填充所述绝缘冷却介质；

所述低压直流-交流变换器的低压输出引线穿过所述高低压连通管与所述高压交直流变换器的高频高压变压器电连接；所述高低压连通管还用于放置所述低压输出引线；

所述低压直流-交流变换器的电感放置于所述第二蒸发器的绝缘冷却介质中；

所述低压直流-交流变换器的功率半导体器件与所述第二蒸发器的外壁面接触。

可选的，所述光伏高压直流串联并网系统还包括：机柜；

所述直流-直流变换器和所述冷却装置均放置于所述机柜中。

可选的，所述冷凝器的水平位置高于所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的水平位置。

可选的，所述第二蒸发器为密封空心箱体，所述第二蒸发器侧壁的材质为绝缘材质或金属材质，且至少一个侧壁的材质为金属材质；

所述低压直流-交流变换器的功率半导体器件的发热面与所述第二蒸发器的金属材质的侧壁的外表面接触。

可选的，所述冷凝器的进气口设于所述冷凝器的上半部分；

所述冷凝器的出液口设于所述冷凝器的底部；

所述第一蒸发器的出气口设于所述第一蒸发器的上半部分；

所述第一蒸发器的进液口设于所述第一蒸发器的底部。

可选的，所述第一蒸发器为空心箱体，所述箱体的材质为绝缘材质。

可选的，所述绝缘冷却介质为氟碳化合物。

可选的，所述第一蒸发器的高压液口、所述高低压连通管和所述第二蒸发器的低压液口的截面积均大于或等于13平方厘米。

可选的，所述冷凝器为矩形或圆柱形的空心箱体，所述箱体的材质为金属材质。

可选的，所述第一蒸发器与所述第二蒸发器相对的侧壁的外表面为波纹面。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种光伏高压直流串联并网系统，该光伏高压直流串联并网系统将高压交直流变换器放置于第一蒸发器内；第一蒸发器内填充绝缘冷却介质；将第二蒸发器放置于低压直流-交流变换器内；第二蒸发器内填充绝缘冷却介质；将低压直流-交流变换器的电感放置于第二蒸发器的绝缘冷却介质中；低压直流-交流变换器的功率半导体器件与第二蒸发器的外壁面接触；本发明将高压交直流变换器放置于第一蒸发器内，电感放置于第二蒸发器的绝缘冷却介质中以及功率半导体器件与第二蒸发器的外壁面接触，当液态的绝缘冷却介质受热气化转换为气态的绝缘冷却介质后进入冷凝器冷凝为液态的绝缘冷却介质后，再次进入第一蒸发器和第二蒸发器冷却高压交直流变换器、电感和功率半导体器件，本发明的绝缘冷却介质为绝缘冷却液体，直接与DC-DC变换器的发热部件进行热交换，液体吸热汽化，这种液-气相变过程吸热，不需要通过空气进行热交换，提高了热交换效率，提高了DC-DC变换器的散热效率，还利用气体液体相变换热原理形成自循环密闭结构，无需泵类等辅助处理设备。另外由于绝缘冷却液体具有良好的绝缘性，高压部件可以浸泡在绝缘冷却液体中，相比于空气冷却方式中的绝缘距离可以缩短8倍以上，实现有限空间内发热电气部件的高密度部署，还可以解决高功率密度电能变换带来的散热问题。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例光伏高压直流串联并网系统的结构图；

图2为本发明实施例光伏高压直流串联并网系统的A-A’面剖视图；

图3为本发明实施例第一蒸发器和第二蒸发器的结构图。

其中，1、高压AC-DC变换器；2、低压DC-AC变换器；3、冷凝器；4、第一蒸发器；5、第二蒸发器；6、气体管道；7、液体管道；8、高低压连通管；11、高压电容；12、硅堆；21、功率半导体器件；22、电感；23、低压液口；24、低压输出引线；31、高压高频变压器；32、进气口；33、出液口；34、压力变送器；35、排气接头；41、出气口；42、进液口；43、高压液口；44、高压引线接头；9、机柜；A-A’为剖切面。

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做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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例光伏高压直流串联并网系统的结构图；图2为本发明实施例光伏高压直流串联并网系统的A-A’面剖视图；图3为本发明实施例第一蒸发器和第二蒸发器的结构图。参见图1、图2及图3，一种光伏高压直流串联并网系统，包括：直流-直流变换器(Direct current-Direct current converter，DC-DC变换器)和冷却装置。

DC-DC变换器包括：高压交直流变换器1(高压交流(Alternating Current，AC)-直流(Direct Current，DC)变换器，高压AC-DC变换器)和低压直流-交流变换器2(低压DC-AC变换器)。低压DC-AC变换器2的输出端与高压AC-DC变换器1的高压高频变压器31的输入端连接。

现有的高压AC-DC变换器一般包括：高压高频变压器31、高压电容11和硅堆12等实现高压交直流变换功能的器件；本实施例中的高压指设备耐电压等级在1000伏(V)以上。低压DC-AC变换器一般包括：升压变压器、控制电路板、低压电容、功率半导体器件21、电感22、电压传感器和电流传感器等实现直交流变换功能的器件以及防护机壳。本实施例中的低压指常规光伏发电电压，低于1千伏(KV)。

冷却装置包括：冷凝器3、第一蒸发器4、第二蒸发器5、气体管道6、液体管道7和绝缘冷却介质。

冷凝器3为矩形或圆柱形的空心箱体，箱体的材质为金属材质，可选的金属材质为不锈钢或铝合金；冷凝器3的水平位置高于第一蒸发器4和第二蒸发器5的水平位置，防止气态的绝缘冷却介质上升进入冷凝器3中时夹带过多的液态绝缘冷却介质影响冷凝器3的冷凝效率。第一蒸发器4为密封空心箱体，箱体的材质为绝缘材质。第二蒸发器5为密封空心箱体，第二蒸发器5侧壁的材质为高分子绝缘材质或金属材质，且至少一个侧壁的材质为金属材质。

绝缘冷却介质为氟碳化合物，绝缘性好，介电强度达到22千伏/毫米(KV/mm)，一个标准大气压下沸点在40～55℃，体积电阻率大于10⁷欧米伽米(Ωm)，流动性很好，粘度为0.4-0.7平方米每秒(mm²/s)，无闪点，电感22和高压AC-DC变换器等可以直接浸泡于液态的绝缘冷却介质中，电气元件带电部位可以与液态的绝缘冷却介质直接接触，液态的绝缘冷却介质直接吸收电感22或高压AC-DC变换器等电气元件产生的热量，同时由于氟碳化合物的热阻小可以起到最佳的降温效果，与水冷方式相比无需去离子处理设备，使得系统结构简单，相比于空气冷却方式的功率密度大幅提高，且集成设计体积功率密度高，散热效果好，可以将浸泡在液态的绝缘冷却介质中的电气元件发热表面温度控制在65℃以下。

第一蒸发器4包括：出气口41、进液口42和高压液口43，出气口41、进液口42和高压液口43的数量均可为多个。第一蒸发器4的出气口41设于第一蒸发器4的上半部分；第一蒸发器4的进液口42设于第一蒸发器4的底部。

冷凝器3包括：进气口32和出液口33，进气口32和出液口33的数量均可为多个。冷凝器3的进气口32设于冷凝器3的上半部分，且高于出液口33；冷凝器3的出液口33设于冷凝器3的底部，有利于液态的绝缘冷却介质流回第一蒸发器4，不形成气堵。冷凝器3还包括：压力变送器34和排气接头35，压力变送器34和排气接头35的数量均可为多个，压力变送器34和排气接头35可设置在冷凝器3的顶部。排气接头35包括：第一排气接头和第二排气接头，第一排气接头上设有自动排气阀门，第二排气接头上设有手动排气阀门，压力变送器34与第一排气接头电连接。压力变送器34用于检测冷凝器3的压力，当压力达到设定值时，压力变送器34传输电信号给第一排气接头，同时进行报警，第一排气接头上的自动排气阀门自动打开进行排气，工作人员可以根据报警信息打开第二排气接头上的手动排气阀门进行排气，使冷凝器3保持在较低的压力中运行，提高光伏高压直流串联并网系统的安全性。

第一蒸发器4的出气口41通过气体管道6与冷凝器3的进气口32连通，第一蒸发器4中气态的绝缘冷却介质通过气体管道6进入冷凝器3。

第一蒸发器4的进液口42通过液体管道7与冷凝器3的出液口33连通，冷凝器3中液态的绝缘冷却介质通过液体管道7进入第一蒸发器4。

第一蒸发器4的高压液口43通过高低压连通管8与第二蒸发器5的低压液口23连通；高低压连通管8的数量至少为一个；第二蒸发器5的低压液口23设于第二蒸发器5的顶部，低压液口23的数量至少为一个，第一蒸发器4的高压液口43的位置高于第二蒸发器5的低压液口23，或与第二蒸发器5的低压液口23平行。

高低压连通管8用于第一蒸发器4中绝缘冷却介质与第二蒸发器5中绝缘冷却介质的流通，第二蒸发器中气体与第一蒸发器中气体的流通，其中气体指气态的绝缘冷却介质，亦即高低压连通管8用于第一蒸发器4中液态的绝缘冷却介质与第二蒸发器5中液态的绝缘冷却介质的流通，第二蒸发器5中气态的绝缘冷却介质与第一蒸发器4中气态的绝缘冷却介质的流通。

第一蒸发器4内填充绝缘冷却介质；高压AC-DC变换器1放置于第一蒸发器4内且浸在绝缘冷却介质中，具体为浸在液态的绝缘冷却介质中。高压AC-DC变换器1中的所有元器件均放置于第一蒸发器4内且浸在绝缘冷却介质中，对高压AC-DC变换器1中的所有元器件起到散热和绝缘作用。

第二蒸发器5放置于低压DC-AC变换器2内；第二蒸发器5内填充绝缘冷却介质。

低压DC-AC变换器2的低压输出引线24穿过高低压连通管8与高压AC-DC变换器1的高压高频变压器31电连接；高低压连通管8还用于放置低压输出引线24。低压输出引线24从高低压连通管8穿入第一蒸发器4内与高压高频变压器31电连接，将高压AC-DC变换器1和低压DC-AC变换器2之间的电连接线路均浸泡在绝缘冷却介质中，在满足高压耐压的要求下有效地缩短了电连接线路的长度，使得电连接线路的长度远小于电连接线路处于空气中的距离，提高了安全性。

低压DC-AC变换器2的电感22放置于第二蒸发器5的绝缘冷却介质中，具体为浸在液态的绝缘冷却介质中，电感22直接与绝缘冷却介质接触进行热交换。第二蒸发器5包括：密封电接头，密封电接头的数量至少为4个，密封电接头的一端位于第二蒸发器5内，密封电接头的另一端位于第二蒸发器5外。

电感22的输入端通过第一个密封电接头与低压电源电连接，电感22的输出端通过第二个密封电接头与功率半导体器件21的输入端电连接。功率半导体器件21输出端的正极和负极分别通过第三个密封电接头和第四个密封电接头与低压输出引线24电连接。

低压DC-AC变换器2的功率半导体器件21与第二蒸发器5的外壁面接触，可选的功率半导体器件21通过螺丝固定在第二蒸发器5的外壁面。由于金属材质的导热系数远高于非金属材质，所以优选的低压DC-AC变换器2的功率半导体器件21的发热面与第二蒸发器5的金属材质的侧壁的外表面紧密接触，使得功率半导体器件21的热损耗通过第二蒸发器5的金属侧壁更有效地与第二蒸发器5内的绝缘冷却介质进行热交换。功率半导体器件21的输出端的正极和负极分别通过第三个密封电接头和第四个密封电接头与低压输出引线24电连接，进而与高压AC-DC变换器1的高压高频变压器31电连接。本实施例中功率半导体器件21为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。低压DC-AC变换器2中除了电感22和功率半导体器件21的其他元器件的布置方式可选的均可布置于第二蒸发器5外，且位于第二蒸发器5周围，这种布置方式可以使低压DC-AC变换器2的元器件之间的电连接线有效减短，以及减小杂散电容影响。

当光伏高压直流串联并网系统运行，且仅有一个高低压连通管8时，第一蒸发器4中的液态或气态的绝缘冷却介质均通过高低压连通管8与第二蒸发器5中的液态或气态的绝缘冷却介质进行流通，流通过程具体为：液态的绝缘冷却介质通过高低压连通管8从第一蒸发器4流入第二蒸发器5中，当液态的绝缘冷却介质在第二蒸发器5中吸热气化生成气态的绝缘冷却介质，气态的绝缘冷却介质依照气体液体的重力差原理上升至第二蒸发器5的顶部，通过第二蒸发器5的低压液口23进入高低压连通管8，进而进入第一蒸发器4中。所以第一蒸发器4的高压液口43、高低压连通管8和第二蒸发器5的低压液口23的截面积均大于或等于13平方厘米，避免出现气堵现象，如果第二蒸发器5中的液态或气态的绝缘冷却介质不能正常循环则会导致功率半导体器件21的工作温度高进而损坏功率半导体器件21。

本实施例的光伏高压直流串联并网系统，第一蒸发器4的出气口41通过气体管道6与冷凝器3的进气口32连通，第一蒸发器4的进液口42通过液体管道7与冷凝器3的出液口33连通，第一蒸发器4的高压液口43通过高低压连通管8与第二蒸发器5的低压液口23连通，形成密闭回路；密闭回路内充有低沸点的绝缘冷却液体。冷凝过程为：交直流变换运行时，电感22、高压高频变压器31和功率半导体器件21产生的热量与液态的绝缘冷却介质进行热交换，液态的绝缘冷却介质吸热气化生成气态的绝缘冷却介质，依照气体液体的重力差原理，气态的绝缘冷却介质沿气体管道6上升进入到冷凝器3中冷凝为液态的绝缘冷却介质，液态的绝缘冷却介质再沿液体管道7流回第一蒸发器4中，达到散热的目的。冷凝过程进行周而复始的循环，实现绝缘冷却介质自循环过程。降低了噪声和成本。

第一蒸发器4的顶部或一个侧壁设置有两个带有密封结构的高压引线接头44，高压引线接头44的一头位于第一蒸发器4内，高压引线接头44的另一头位于第一蒸发器4外部。高压AC-DC变换器1可以为多个，当高压AC-DC变换器1只有一个时，高压AC-DC变换器1输出端的正极通过其中一个高压引线接头44电连接电力网的负极，高压AC-DC变换器1输出端的负极通过另一个高压引线接头44电连接电力网的正极；当高压AC-DC变换器有多个时，多个高压AC-DC变换器以串联的方式连接时，第一个高压AC-DC变换器输出端的负极通过第一个高压AC-DC变换器的第一个高压引线接头电连接电力网的正极，第一个高压AC-DC变换器输出端的正极通过第一个高压AC-DC变换器的第二个高压引线接头电连接第二个高压AC-DC变换器的第一个高压引线接头进而连接第二个高压AC-DC变换器输出端的负极，依次连接将多个高压AC-DC变换器串联后，最后一个高压AC-DC变换器输出端的正极通过最后一个高压AC-DC变换器的第二个高压引线接头电连接电力网的负极；多个高压AC-DC变换器以并联的方式连接时，每个高压AC-DC变换器输出端的正极均通过其中一个高压引线接头电连接电力网的负极，每个高压AC-DC变换器输出端的负极均通过另一个高压引线接头电连接电力网的正极。

第一蒸发器4与第二蒸发器5相对的侧壁的外表面为波纹面，第一蒸发器4带有高压引线接头44的顶部或侧壁也为波纹面，可以有效增加高低压电线之间的爬电距离。由于绝缘冷却介质的绝缘性，以及绝缘冷却介质的介电强度达到22KV/mm，使得带电元器件可以直接浸泡于绝缘冷却介质中，实现有限空间内高压器件的密集布置。高压部件和低压部件分别布置在两个蒸发器中，使得高压部分的设计不用考虑低压部件之间的绝缘间距，所以第一蒸发器的体积功率密度更高更安全。另外将第一蒸发器与第二蒸发器相对的侧壁的外表面设置为波纹面，可以增加第一蒸发器与第二蒸发器之间爬电距离，第一蒸发器与第二蒸发器之间的间距甚至可以不大于100毫米(mm)。若按照常规空气绝缘方法，高压引出线与低压DC-AC变换器之间的爬电距离至少需要1.5米(m)，当30千伏(KV)电压等级时，电气间距至少需要50厘米(cm)，因此采用本实施例的第一蒸发器和第二蒸发器，可以减小高压AC-DC变换器和低压DC-AC变换器之间的布置距离，提高了光伏高压直流串联并网系统的体积功率密度。

第一蒸发器4、高压AC-DC变换器1、第二蒸发器5和低压DC-AC变换器2的数量均可以为多个，第一蒸发器4、高压AC-DC变换器1、第二蒸发器5、低压DC-AC变换器2的数量均相等。

1个第一蒸发器4、1个高压AC-DC变换器1、1个第二蒸发器5和1个低压DC-AC变换器2组成一组，每组中第二蒸发器5、低压DC-AC变换器2与第一蒸发器4、高压AC-DC变换器1之间的连接关系不变，即第一蒸发器4的高压液口43通过高低压连通管8与第二蒸发器5的低压液口23连通。

当组数小于或等于4组时，其中三组的第一蒸发器4还包括进气口32和出液口33，第一组的第一蒸发器4的出气口41通过气体管道6与冷凝器3的进气口32连通，第一组的第一蒸发器4的进液口42通过液体管道7与冷凝器3的出液口33连通；第一组的第一蒸发器4的进气口32通过管道与第二组的第一蒸发器4的出气口41连通，第一组的第一蒸发器4的出液口33通过管道与第二组的第一蒸发器4的进液口42连通；第二组的第一蒸发器4的进气口32通过管道与第三组的第一蒸发器4的出气口41连通，第二组的第一蒸发器4的出液口33通过管道与第三组的第一蒸发器4的进液口42连通；第三组的第一蒸发器4的进气口32通过管道与第四组的第一蒸发器4的出气口41连通，第三组的第一蒸发器4的出液口33通过管道与第四组的第一蒸发器4的进液口42连通。

当组数大于4组时，每组的第一蒸发器4的出气口41均通过气体管道6与冷凝器3的进气口32连通，每组的第一蒸发器4的进液口42均通过液体管道7与冷凝器3的出液口33连通。

光伏高压直流串联并网系统还包括：机柜9。

直流-直流变换器放置于机柜9中。冷却装置可以放置于机柜9中，也可以放置于机柜9外，优选的冷凝器3固定在机柜9的顶部，即冷凝器3的外壳与机柜9共面，冷凝器3采用循环冷却水或循环冷空气制冷，在实际应用中冷凝器3为热交换器。

本发明将高压交直流变换器放置于第一蒸发器内，电感放置于第二蒸发器的绝缘冷却介质中以及功率半导体器件与第二蒸发器的外壁面接触，当液态的绝缘冷却介质绝缘冷却介质受热气化转换为气态的绝缘冷却介质后进入冷凝器冷凝为液态的绝缘冷却介质后，再次进入第一蒸发器和第二蒸发器冷却高压交直流变换器、电感和功率半导体器件，本发明利用气体液体相变换热原理形成自循环密闭系统，且绝缘冷却介质为绝缘冷却液体，无需泵类等辅助处理设备。另外由于绝缘冷却液体具有良好的绝缘性，高压部件可以浸泡在绝缘冷却液体中，相比于空气冷却方式中的绝缘距离可以缩短8倍以上，实现有限空间内发热电气部件的高密度部署，还可以解决高功率密度电能变换带来的散热问题。另外，自循环密闭系统的运行压力基本在0帕斯卡(Pa)附近，即冷却装置正常工作在0～105Pa之间，工作压力较低，不需要抽真空，而水冷方式的工作压力约在0.2兆帕斯卡(MPA)以上，使得本发明的光伏高压直流串联并网系统构成简单，成本降低；还可以将众多分散发热源产生热量集中传输并散热，实现大功率变流器的全封闭柜体运行，可以适应沙漠、海上、船舶等潮湿恶劣环境条件。本发明将高压AC-DC变换器放置于第一蒸发器，低压DC-AC变换器的电器元件放置于第二蒸发器，将高压电器元件和低压电器元件分开放置，减小了第一蒸发器的体积，同时第一蒸发器和第二蒸发器的绝缘材质箱体提高了安全系数更高，有效利用箱体的绝缘性和波纹面增加爬电距离，提高耐压等级。因为IGBT等电器元件在变换器其中属于容易损坏的部件，所以将低压DC-AC变换器的电器元件单独放置，减小第二蒸发器的体积重量，且便于维修时整体拆装，降低维护成本，缩短维修周期，且相比于现有的高低压整体放置的技术方案缩短了拆卸时间，降低了成本。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，包括直流-直流变换器和冷却装置；

所述直流-直流变换器包括：高压交直流变换器和低压直流-交流变换器；

所述冷却装置包括：冷凝器、第一蒸发器、第二蒸发器、气体管道、液体管道和绝缘冷却介质；

所述第一蒸发器的出气口通过所述气体管道与所述冷凝器的进气口连通；

所述第一蒸发器的进液口通过所述液体管道与所述冷凝器的出液口连通；

所述第一蒸发器的高压液口通过高低压连通管与所述第二蒸发器的低压液口连通；所述第二蒸发器的低压液口设于所述第二蒸发器的顶部；

所述高低压连通管用于所述第一蒸发器中绝缘冷却介质与所述第二蒸发器中绝缘冷却介质的流通，所述第二蒸发器中气体与所述第一蒸发器中气体的流通；

所述第一蒸发器内填充所述绝缘冷却介质；所述高压交直流变换器放置于所述第一蒸发器内且浸在所述绝缘冷却介质中；

所述第二蒸发器放置于所述低压直流-交流变换器内；所述第二蒸发器内填充所述绝缘冷却介质；

所述低压直流-交流变换器的低压输出引线穿过所述高低压连通管与所述高压交直流变换器的高频高压变压器电连接；所述高低压连通管还用于放置所述低压输出引线；

所述低压直流-交流变换器的电感放置于所述第二蒸发器的绝缘冷却介质中；

所述低压直流-交流变换器的功率半导体器件与所述第二蒸发器的外壁面接触；

所述第一蒸发器与所述第二蒸发器相对的侧壁的外表面为波纹面。

2.根据权利要求1所述的光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述光伏高压直流串联并网系统还包括：机柜；

所述直流-直流变换器和所述冷却装置均放置于所述机柜中。

3.根据权利要求1所述的光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述冷凝器的水平位置高于所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的水平位置。

4.根据权利要求1所述的光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述第二蒸发器为密封空心箱体，所述第二蒸发器侧壁的材质为绝缘材质或金属材质，且至少一个侧壁的材质为金属材质；

所述低压直流-交流变换器的功率半导体器件的发热面与所述第二蒸发器的金属材质的侧壁的外表面接触。

5.根据权利要求1所述的光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述冷凝器的进气口设于所述冷凝器的上半部分；

所述冷凝器的出液口设于所述冷凝器的底部；

所述第一蒸发器的出气口设于所述第一蒸发器的上半部分；

所述第一蒸发器的进液口设于所述第一蒸发器的底部。

6.根据权利要求1所述的光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述第一蒸发器为空心箱体，所述箱体的材质为绝缘材质。

7.根据权利要求1所述的光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述绝缘冷却介质为氟碳化合物。

8.根据权利要求1所述的光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述第一蒸发器的高压液口、所述高低压连通管和所述第二蒸发器的低压液口的截面积均大于或等于13平方厘米。

9.根据权利要求1所述的光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述冷凝器为矩形或圆柱形的空心箱体，所述箱体的材质为金属材质。

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