CN114646833A - 一种新能源逆变器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种新能源逆变器及其使用方法，该新能源逆变器中摆阔布置成阵列形式的电容，在电容阵列间隙之中设置有水冷管道，水冷管道壁面的外周与电容的外侧紧贴，同时在水冷管道内设置有可被冷却液水流推动转动的涡轮，通过检测涡轮的转速对电容鼓包进行检测，在每个水冷管内还设置有四根金属杆，在水冷管道柔性壁的内侧设置有导电层，当电容发生鼓包达到警戒位置时，水冷管道的柔性壁面的内层会同时接触到相邻的两根金属杆。本发明在保证新能源逆变器电解电容低温工作的同时，还能对电容的膨胀、鼓包进行及时的检测，以保证损坏的电容能够及时得到更换，尽可能的降低光伏太阳能电池系统的宕机时间，提高太阳能能量的转化效率。

Description

一种新能源逆变器及其使用方法

技术领域

本发明涉及节能电源领域，尤其涉及一种新能源逆变器及其使用方法。

背景技术

太阳能是一种重要的新能源，太阳能电池板是将太阳能转化为电能的重要部件，而新能源逆变器作为太阳能电池板与电网之间的交直流转换器件，其稳定性对整个光伏系统起到了关键的作用。在新能源逆变器中，直流母线电容是其至关重要的一个能量转化单元，其用于吸收和提供动态所需的瞬时电流，维护直流母线的电压稳定。直流母线电容的发热、鼓包是电容的常见异常。现有技术中，通常采用温度传感器对新能源逆变器中的电容温度进行检测，但没有对电容鼓包进行准确检测的装置。

为了减少母线电容的发热，同时对电容鼓包进行检测，设计一套新能源逆变器的母线电容检测装置及其使用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源逆变器及其使用方法，以解决现有技术中的的技术问题。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种新能源逆变器，包括：布置成矩阵形式的电容，相邻两个横向的电容和纵向的电容之间具有相同的间距，在横纵四个相邻的电容构成的一个最小的正方形矩阵中央位置处，设置有用于对四个电容进行水冷降温的水冷管道，水冷管道的壁面由柔性导热材料制成，壁面的外周与电容的外侧紧贴，且该壁面可随着电容的鼓包而发生形变，使得电容在鼓包时对水冷管道的横截面产生影响；水冷管道具有进水侧和出水侧，在水冷管道出水侧的管道内部，设置有可被冷却液水流推动转动的涡轮，在水冷管道侧壁上对应涡轮的位置处，设置有涡流传感器以检测涡轮的转速，通过检测涡轮的转速对电容鼓包进行检测；在每个水冷管的内部，还设置有与水冷管道走向一致的四根金属杆，四根金属杆呈中心对称的形式布置在水冷管道的内部，每个金属杆的外周同时与相邻的两个电容的鼓包警戒位置所形成的圆形界面相切，在水冷管道柔性壁的内侧，设置有一层导电层。当电容发生鼓包达到警戒位置时，水冷管道的柔性壁面的内层会同时接触到相邻的两根金属杆。

水冷管道的截面形状呈正方形，正方形水冷管道的四个面分别与四个圆形的电容外表面相切紧贴，在相邻的面之间具有倒角。

还设置有冷却液循环系，其包括主循环管和若干副循环管，主循环管上安装有循环水泵，每个副循环管上设置有一个水冷管道，在副循环管上还设置有冷却液温度调节模块以及散热器，温度调节模块设置在水冷管道的进水侧。

涡流传感器的输出端连接至该流路上的温度调节模块，当涡流传感器检测到流速改变后，温度调节模块可以调节进水侧进入水冷管道内的冷却液温度。

每相邻的两根金属杆位于一个警报电路内，当壁面未同时接触至两根金属杆时，该警报电路未被导通；当壁面因电容鼓包达到警戒位置时，壁面内侧同时接触到两根金属杆，该警报电路会因导电层的存在而被导通，在警报电路上，设置有报警模块，可以通报维保人员及时对电容进行更换。冷却液选用绝缘冷却液。电容鼓包的警戒位置为相邻电容均同步发生鼓包时的相切界面。

一种新能源逆变器的使用方法，其特征在于：定位鼓包电容的具体步骤如下所示：

步骤1：根据金属杆所形成的报警电路通断生成检测阵列；

步骤2：提取检测阵列中元素数值为“1”的元素的行数和列数；

步骤3：根据鼓包电容阵列元素行列数与检测阵列元素的映射关系，由第二步中的检测阵列的元素行列数反推出鼓包电容的行列数m和n。

鼓包电容阵列元素行列数与检测阵列元素的映射关系为：电容阵列元素A（m，n）映射在检测阵列C中为元素C（2m，2n+1）、C（2m+1，2n）、C（2m+1，2n）、C（2m+1，2n+1），其中m表示电容的行数，n表示电容的列数。以每个报警电路被导电层的通断为检测阵列的元素，将接通计为“1”，断开计为“0”。

本发明的有益效果是:

1、本申请通过将逆变器电容设置成阵列形式，在电容阵列的间隙中设置具有柔性导热壁面制成的水冷管道，该壁面与电容表面紧贴，使得电容在发生鼓包时，可以挤压水冷管道的壁面，从而改变水冷管道的截面形状，进而根据流体的流速与流经截面的关系，可通过检测水冷管道出水侧的冷却液流速而检测水冷管道的截面是否发生了改变，从而间接的检测出与水冷管道接触的电容是否发生了鼓包形变，在保证新能源逆变器电解电容低温工作的同时，还能有效的对电容的膨胀、鼓包进行及时的检测，以保证损坏的电容能够及时的得到更换；

2、在水冷管道出水侧的管道内部，设置有可被冷却液水流推动转动的涡轮，涡轮的转速随着冷却液的流速增加而增加，涡轮通过安装支架被安装在水冷管道的内部，在水冷管道侧壁上对应涡轮的位置处，设置有涡流传感器以检测涡轮的转速，涡流传感器的输出端连接至该流路上的温度调节模块，当涡流传感器检测到流速改变后，温度调节模可以调节进水侧进入水冷管道内的冷却液温度，使冷却液温度降低，从而防止电容鼓包因温度升高的进一步扩大；

3、针对阵列式布置的电容，设置有电容鼓包的警戒位置，在每个水冷管道的内部，设置了四根金属杆，在水冷管道性壁的内侧，设置有一层导电层，当电容发生鼓包达到警戒位置时，水冷管道的柔性壁面的内层会同时接触到相邻的两根金属杆，每相邻的两根金属杆位于一个警报电路内，当壁面未同时接触至两根金属杆时，该警报电路未被导通，当壁面因电容鼓包达到警戒位置时，壁面内侧同时接触到两根金属杆，该警报电会因导电层的存在而被导通。在警报电路上，设置有报警模块，可以通报维保人员及时对电容进行更换；

4、以每个报警电路被导电层的通断为元素，将接通计为“1”，断开计为“0”，以报警电路通断所形成的元素构成检测阵列，通过提取检测阵列中元素数值为“1”的元素的行数和列数，根据鼓包电容阵列元素行列数与检测阵列元素的映射关系，反推出鼓包电容的行列数m和n，可以保证对鼓包电容的精确快速定位，方便维保人员及时更换。

附图说明

图1是本申请降温及鼓包检测系统的结构俯视图；

图2是本申请降温及鼓包检测系统的结构侧视图；

图3是本申请金属杆位置和警戒位置示意图；

图4是以三行四列电容阵列为例的检测系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

新能源逆变器可以将光伏太阳能电池板所产生的可变的直流电转换为市电频率的交流用电，是太阳能光伏系统中最为重要的部分之一。新能源逆变器对其内部的电容要求通常会比较高，电容的品质严重影响逆变器整体设备的寿命。由于光伏电池以及逆变器通常在日照强度较高的高温环境下运行，逆变器中的电解电容非常容易在高温受热环境下产生膨胀。由于新能源逆变器中电容产生的鼓包问题而导致的逆变器故障，严重影响了光伏太阳能电池板的使用性能。所以，需要在保证新能源逆变器电解电容低温工作的同时，还能有效的对电容的膨胀、鼓包进行及时的检测，以保证损坏的电容能够及时的得到更换，尽可能的降低光伏太阳能电池系统的宕机时间，提高太阳能能量的转化效率。

如图1-2所示，为本申请降温及鼓包检测系统的结构示意图。如图1所示，本申请将电容1布置成矩形阵列形式，相邻两个横向的电容1和纵向的电容1之间具有相同的间距，在横纵四个相邻的电容构成的一个最小的正方形矩阵中央位置处，设置有用于对四个电容进行水冷降温的水冷管道2。水冷管道2的截面形状在正方形，正方形水冷管道2的四个面21分别与四个圆形的电容外表面相切紧贴，在相邻的面21之间具有倒角22，倒角22的设置保证了相邻水冷管道2不会发生干涉，同时降低了水冷管道面转角处的应力，避免了水冷管道2发生破裂。水冷管道2的面21以及倒角22由柔性的导热材料构成。由于紧贴电容1的面均由柔性的材料制成，因此水冷管道的面可随电容1外壁的鼓包而发生向水冷管道内部的形变。每个电容1均被周围的四个水冷管道2的面贴合，可以实现电容1周侧的充分水冷降温。

如图2所示为该降温系统的冷却液循环示意图。冷却液循环系统3包括主循环管31和若干副循环管32，主循环管31上安装有循环水泵33，每个副循环管32上设置有一个水冷管道2，此外，在副循环管32上还设置有冷却液温度调节模块34以及散热器。温度调节模块34设置在水冷管道2的进水侧23。冷却液经循环水泵33的泵送，将冷却液从主循环管31泵送至每个副循环管32，副循环管32内的冷却液经进水侧23流入水冷管道2，从出水侧24流出后，又流回至主循环管31，由此完成冷却液的循环以及对电容的冷却降温。

由于水冷管道2的侧壁由柔性的材料构成，并且水冷管道的壁面21与电容1的外表紧贴，因此，当电容1的表面发生鼓包后，柔性的壁面21会被挤压向内收缩，水冷管道2的截面形状会因此而变小。根据流体的流速与流经截面的关系，则可通过检测水冷管道2出水侧24的冷却液流速而检测水冷管道2的截面是否发生了改变，从而间接的检测出与水冷管道2接触的电容1是否发生了鼓包形变。

如图2示出了本申请的水冷管道流速检测结构。在水冷管道2出水侧24的管道内部，设置有可被冷却液水流推动转动的涡轮25，涡轮25的转速随着冷却液的流速增加而增加，涡轮25通过安装支架26被安装在水冷管道2的内部。在水冷管道2侧壁上对应涡轮25的位置处，设置有涡流传感器27以检测涡轮25的转速。涡流传感器27的输出端连接至该流路上的温度调节模块34。当涡流传感器27检测到流速改变后，温度调节模块34可以调节进水侧23进入水冷管道2内的冷却液温度，使冷却液温度降低，从而防止电容鼓包因温度升高的进一步扩大。

由于电容鼓包如果超出一定的限度后，电容将严重损坏，需要进行及时的更换，因此，针对本申请中阵列式布置的电容，具有电容鼓包的警戒位置。如图3所示，电容鼓包的警戒位置为相邻电容均同步发生鼓包时的相切界面。为了及时对电容鼓包到达警戒位置进行及时的检测，通知维保人员及时更换鼓包电容，本申请设置了对电容到达警戒位置的检测装置。

在每个水冷管道2的内部，设置了与水冷管道2走向一致的四根金属杆28，金属杆28一端固定在安装支架26上，四根金属杆28呈中心对称的形式布置在水冷管道的内部，每个金属杆的外周同时与相邻的两个警戒位置形成的圆形界面相切。在水冷管道2柔性壁的内侧，设置有一层导电层。当电容1发生鼓包达到警戒位置时，水冷管道2的柔性壁面的内层会同时接触到相邻的两根金属杆。每相邻的两根金属杆位于一个警报电路29内，当壁面未同时接触至两根金属杆29时，该警报电路29未被导通。当壁面因电容鼓包达到警戒位置时，壁面内侧同时接触到两根金属杆29，该警报电路29会因导电层的存在而被导通。在警报电路29上，设置有报警模块，可以通报维保人员及时对电容进行更换。

然而，针对阵列式布置的电容序列，即使报警模块发出了报警信息，由于水冷管路2的存在，维保人员在到达现场后仍无法快速对故障电容进行快速定位。为了能精准的通过上述的检测系统对达到警戒位置的鼓包电容进行快速定位，本申请还设置了对应的鼓包电容快速定位方法。

如图4所示，以三行四列的阵列式电容为例，对本申请的鼓包电容定位方法进行阐述。在三行四列的电容阵列中，为了保证每个电容的外周均可以被水冷管路环绕充分降温，则需要设置四行五列的水冷管路。在每个水冷管路中，从上至下、从左至右，四根金属管之间构成了四个报警电路29。以每个报警电路被导电层的通断为分元素，将接通计为“1”，断开计为“0”。则针对整个三行四列的电容中，报警电路通断所形成的元素则构成了如图4中的八行十列的检测阵列。检测阵列中元素“1”代表了该位置对应的电容发生了鼓包达到了警戒位置。检测阵列中元素“1”均唯一对应一个电容的行列位置，通过定位“1”元素的行列位置，则精准的定位了鼓包电容的行列位置，而一个发生鼓包的电容，则对应四个元素为“1”的位置。以矩阵A（m，n）计电容阵列，其中m表示电容的行数，n表示电容的列数。以矩阵C表示上述的检测阵列，则发生鼓包的电容A（m，n）映射在检测阵列C中为元素C（2m，2n+1）、C（2m+1，2n）、C（2m+1，2n）、C（2m+1，2n+1）。则根据本申请中的检测结构定位鼓包电容的具体方法如下：

第一步：根据金属杆所形成的报警电路通断生成检测阵列；

第二步：提取检测阵列中元素数值为“1”的元素的行数和列数；

第三步：根据鼓包电容阵列元素行列数与检测阵列元素的映射关系，由第二步中的检测阵列的元素行列数反推出鼓包电容的行列数m和n。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新能源逆变器，包括：布置成矩阵形式的电容，相邻两个横向的电容和纵向的电容之间具有相同的间距，在横纵四个相邻的电容构成的一个最小的正方形矩阵中央位置处，设置有用于对四个电容进行水冷降温的水冷管道，水冷管道的壁面由柔性导热材料制成，壁面的外周与电容的外侧紧贴，且该壁面可随着电容的鼓包而发生形变，使得电容在鼓包时对水冷管道的横截面产生影响；水冷管道具有进水侧和出水侧，在水冷管道出水侧的管道内部，设置有可被冷却液水流推动转动的涡轮，在水冷管道侧壁上对应涡轮的位置处，设置有涡流传感器以检测涡轮的转速，通过检测涡轮的转速对电容鼓包进行检测；在每个水冷管的内部，还设置有与水冷管道走向一致的四根金属杆，四根金属杆呈中心对称的形式布置在水冷管道的内部，每个金属杆的外周同时与相邻的两个电容的鼓包警戒位置所形成的圆形界面相切，在水冷管道柔性壁的内侧，设置有一层导电层，当电容发生鼓包达到警戒位置时，水冷管道的柔性壁面的内层会同时接触到相邻的两根金属杆。

2.如权利要求1所述的一种新能源逆变器，其特征在于：水冷管道的截面形状呈正方形，正方形水冷管道的四个面分别与四个圆形的电容外表面相切紧贴，在相邻的面之间具有倒角。

3.如权利要求2所述的一种新能源逆变器，其特征在于：还设置有冷却液循环系，其包括主循环管和若干副循环管，主循环管上安装有循环水泵，每个副循环管上设置有一个水冷管道，在副循环管上还设置有冷却液温度调节模块以及散热器，温度调节模块设置在水冷管道的进水侧。

4.如权利要求3所述的一种新能源逆变器，其特征在于：涡流传感器的输出端连接至该流路上的温度调节模块，当涡流传感器检测到流速改变后，温度调节模块可以调节进水侧进入水冷管道内的冷却液温度。

5.如权利要求4所述的一种新能源逆变器，其特征在于：每相邻的两根金属杆位于一个警报电路内，当壁面未同时接触至两根金属杆时，该警报电路未被导通；当壁面因电容鼓包达到警戒位置时，壁面内侧同时接触到两根金属杆，该警报电路会因导电层的存在而被导通，在警报电路上，设置有报警模块，可以通报维保人员及时对电容进行更换。

6.如权利要求5所述的一种新能源逆变器，其特征在于：冷却液选用绝缘冷却液。

7.如权利要求6所述的一种新能源逆变器，其特征在于：电容鼓包的警戒位置为相邻电容均同步发生鼓包时的相切界面。

8.一种新能源逆变器的使用方法，其采用如权利要求1-7任一项所述的，其特征在于：定位鼓包电容的具体步骤如下所示：

步骤1：根据金属杆所形成的报警电路通断生成检测阵列；

步骤2：提取检测阵列中元素数值为“1”的元素的行数和列数；

步骤3：根据鼓包电容阵列元素行列数与检测阵列元素的映射关系，由第二步中的检测阵列的元素行列数反推出鼓包电容的行列数m和n。

9.如权利要求8所述的一种新能源逆变器的使用方法，其特征在于：鼓包电容阵列元素行列数与检测阵列元素的映射关系为：电容阵列元素A（m，n）映射在检测阵列C中为元素C（2m，2n+1）、C（2m+1，2n）、C（2m+1，2n）、C（2m+1，2n+1），其中m表示电容的行数，n表示电容的列数。

10.如权利要求9所述的一种新能源逆变器的使用方法，其特征在于：以每个报警电路被导电层的通断为检测阵列的元素，将接通计为“1”，断开计为“0”。

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