CN120565317B - 组串式光伏逆变器及其pv输入侧直流开关集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组串式光伏逆变器及其PV输入侧直流开关集成装置，涉及组串式光伏逆变器技术领域，PV输入侧直流开关集成装置包括：PV输入板，其一侧设于逆变器箱体上；直流空开，其包括直流空开操作机构、垂直设于直流空开操作机构上的手柄、多个层叠设于直流空开操作机构一侧的开关单元以及空开引脚，各个开关单元的相对两侧分别设有空开引脚；防雷板，其用于防止雷击或电网故障导致的直流侧浪涌，PV输入板的另一侧和防雷板之间夹设有直流空开，且各个空开引脚分别与PV输入板和防雷板连接。本装置不仅有助于降低组串式光伏逆变器的制作成本和操作人员劳动强度，还可提高组串式光伏逆变器的装配效率。

Description

组串式光伏逆变器及其PV输入侧直流开关集成装置

技术领域

本发明涉及组串式光伏逆变器技术领域，更具体地说，涉及一种PV输入侧直流开关集成装置。此外，还涉及一种包括上述PV输入侧直流开关集成装置的组串式光伏逆变器。

背景技术

现有技术中，组串式光伏逆变器的竞争越来越激烈，不断向着降低成本、提高功率密度的方向发展。组串式光伏逆变器的输入侧为了匹配功率，接入的PV端子数量越来越多。然而，当前的直流开关两侧导线接线方案，非常繁杂，该导线接线方案不利于空间压缩，不利于组装，也不利于空间控制和成本控制。

以地面光伏电站常用的320kW为例，直流开关前后需要使用72根线缆，每根线缆两端需要压接端子，线缆两端各用1颗螺丝锁紧端子，共计约有144颗螺丝需要进行固定。而且，线缆具有弯曲半径限制，需要较大的组装空间，这限制了组串式光伏逆变器的体积压缩。同时，组串式光伏逆变器的每个连接点都需要人工确认对应位置并锁紧，容易引起误操作，造成组装质量问题。也即现有的组串式光伏逆变器存在成本高、装配效率低、耗时耗力等问题。

综上所述，如何提供一种制作成本低、装配效率高、有助于降低操作人员劳动强度的组串式光伏逆变器，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种PV输入侧直流开关集成装置，其不仅有助于降低组串式光伏逆变器的制作成本和操作人员劳动强度，还可提高组串式光伏逆变器的装配效率。

本发明的另一目的是提供一种包括上述PV输入侧直流开关集成装置的组串式光伏逆变器。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种PV输入侧直流开关集成装置，包括：

PV输入板，其一侧设于逆变器箱体上；

直流空开，其包括直流空开操作机构、垂直设于所述直流空开操作机构上的手柄、多个层叠设于所述直流空开操作机构一侧的开关单元以及空开引脚，各个所述开关单元的相对两侧分别设有所述空开引脚；

防雷板，其用于防止雷击或电网故障导致的直流侧浪涌，所述PV输入板的另一侧和所述防雷板之间夹设有所述直流空开，且各个所述空开引脚分别与所述PV输入板和所述防雷板连接。

在一种实施例中，所述PV输入板的四周和所述防雷板的四周通过螺柱连接，且所述PV输入板和所述防雷板之间夹设有所述直流空开。

在一种实施例中，所述PV输入板和所述防雷板均与所述空开引脚焊接连接；

或所述PV输入板和所述防雷板中的一者与所述空开引脚焊接连接，另一者与所述空开引脚通过螺丝固定连接；

或所述PV输入板和所述防雷板均与所述空开引脚通过螺丝固定连接。

在一种实施例中，所述PV输入板上设有PV正极端子、PV负极端子、用于直流侧EMI改善的Y电容以及用于电流采样的支路霍尔，所述PV正极端子和所述PV负极端子用于连接光伏板，以构成完整的电路回路。

在一种实施例中，所述防雷板上设有防雷器、MPPT霍尔以及接线端子，所述防雷器用于逆变器的防雷，所述MPPT霍尔用于对MPPT电流进行采样，所述接线端子用于与MMPT功率进行传导连接。

在一种实施例中，所述PV输入板和所述防雷板均为PCBA板。

在一种实施例中，所述空开引脚焊接或通过螺丝固定在所述开关单元的相对两侧。

在一种实施例中，所述PV输入板和所述防雷板平行分布。

一种组串式光伏逆变器，包括上述任一项所述的PV输入侧直流开关集成装置。

在一种实施例中，还包括逆变器箱体，所述PV输入侧直流开关集成装置的PV输入板设于所述逆变器箱体上。

在使用本发明所提供的PV输入侧直流开关集成装置时，首先，可以在直流空开操作机构上垂直设置手柄。然后，在直流空开操作机构一侧设置多个层叠分布的开关单元。之后，可以将PV输入板、直流空开以及防雷板通过螺柱固定连接，使得PV输入板和防雷板之间夹设有直流空开。随后，可以在各个开关单元的相对两侧分别设置空开引脚，并使得各个空开引脚分别与对应的PV输入板和防雷板连接，以实现PV输入板到防雷板的功率传输。最后，将PV输入板固定在逆变器箱体上，以完成PV输入侧直流开关集成装置和逆变器箱体的装配操作。

本装置仅通过直流空开即可实现电流的传导，即功率从PV输入板传导至直流空开，功率再从直流空开传导至防雷板的过程均无需通过线缆，这不仅可有效降低物料（电缆）成本，还可有效节约电缆布线的弯曲空间，使得装置结构紧凑、占用空间小。并且，直流空开的每个空开引脚至多需要一次螺钉固定，有助于降低组装工时，其相比较于传统方案的电缆两头需要螺钉锁付，可节省一半数量的螺钉，有效降低操作人员的劳动强度，并减少物料（螺钉）和人工成本。

综上所述，本发明所提供的PV输入侧直流开关集成装置，其不仅有助于降低组串式光伏逆变器的制作成本和操作人员劳动强度，还可提高组串式光伏逆变器的装配效率。

此外，本发明还提供了一种包括上述PV输入侧直流开关集成装置的组串式光伏逆变器。

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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的PV输入侧直流开关集成装置安装在逆变器箱体的结构示意图；

图2为PV输入板和防雷板均与空开引脚焊接连接的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的侧视图；

图5为PV输入板和防雷板均与空开引脚通过螺丝固定连接的结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为图5的侧视图。

图1-图7中：

100为逆变器箱体、200为PV输入板、300为螺柱、400为直流空开、410为手柄、420为开关单元、430为空开引脚、440为直流空开操作机构、500为防雷板、600为螺丝。

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。

本发明的核心是提供一种PV输入侧直流开关集成装置，其不仅有助于降低组串式光伏逆变器的制作成本和操作人员劳动强度，还可提高组串式光伏逆变器的装配效率。本发明的另一核心是提供一种包括上述PV输入侧直流开关集成装置的组串式光伏逆变器。

如图1所示，本具体实施例提供了一种PV输入侧直流开关集成装置，包括：

PV输入板200，其一侧设于逆变器箱体100上；

直流空开400，其包括直流空开操作机构440、垂直设于直流空开操作机构440上的手柄410、多个层叠设于直流空开操作机构440一侧的开关单元420以及空开引脚430，各个开关单元420的相对两侧分别设有空开引脚430；

防雷板500，其用于防止雷击或电网故障导致的直流侧浪涌，PV输入板200的另一侧和防雷板500之间夹设有直流空开400，且各个空开引脚430分别与PV输入板200和防雷板500连接。

需要说明的是，由直流空开操作机构440、手柄410以及开关单元420构成的直流空开400是一种直流空气开关，其为用于保护电路的开关装置，当电路中出现过载、短路等故障时，直流空开400能够自动切断电路，防止电器设备损坏和保障人员安全。而且，PV输入板200可连接光伏组串的直流输入端，防雷板500可连接光伏组串的直流输出端，且可通过直流空开400的空开引脚430实现PV输入板200到防雷板500的功率传输。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对PV输入板200、直流空开400以及防雷板500的形状、结构、尺寸、材质、类型等进行确定。

在使用本发明所提供的PV输入侧直流开关集成装置时，首先，可以在直流空开操作机构440上垂直设置手柄410。然后，在直流空开操作机构440一侧设置多个层叠分布的开关单元420。之后，可以将PV输入板200、直流空开400以及防雷板500通过螺柱固定连接，使得PV输入板200和防雷板500之间夹设有直流空开400。随后，可以在各个开关单元420的相对两侧分别设置空开引脚430，并使得各个空开引脚430分别与对应的PV输入板200和防雷板500连接，以实现PV输入板200到防雷板500的功率传输。最后，将PV输入板200固定在逆变器箱体100上，以完成PV输入侧直流开关集成装置和逆变器箱体100的装配操作。

本装置仅通过直流空开400即可实现电流的传导，即功率从PV输入板200传导至直流空开400，功率再从直流空开400传导至防雷板500的过程均无需通过线缆，这不仅可有效降低物料（电缆）成本，还可有效节约电缆布线的弯曲空间，使得装置结构紧凑、占用空间小。并且，直流空开400的每个空开引脚430至多需要一次螺钉固定，有助于降低组装工时，其相比较于传统方案的电缆两头需要螺钉锁付，可节省一半数量的螺钉，有效降低操作人员的劳动强度，并减少物料（螺钉）和人工成本。

综上所述，本发明所提供的PV输入侧直流开关集成装置，其不仅有助于降低组串式光伏逆变器的制作成本和操作人员劳动强度，还可提高组串式光伏逆变器的装配效率。

在一种实施例中，如图1至图7所示，PV输入板200的四周和防雷板500的四周通过螺柱300连接，且PV输入板200和防雷板500之间夹设有直流空开400。

在一种实施例中，PV输入板200和防雷板500均与空开引脚430焊接连接，也即可以在PV输入板200和防雷板500上对应设置空开引脚焊接孔，以通过焊接方式固定直流空开400的空开引脚430；

或PV输入板200和防雷板500中的一者与空开引脚430焊接连接，另一者与空开引脚430通过螺丝600固定连接，以通过螺丝600固定和焊接固定的方式固定直流空开400的空开引脚430；

或PV输入板200和防雷板500均与空开引脚430通过螺丝600固定连接，也即可以在PV输入板200和防雷板500上对应设置空开引脚固定孔，以通过螺丝600穿过空开引脚固定孔的方式固定直流空开400的空开引脚430。

在一种实施例中，PV输入板200上设有PV正极端子、PV负极端子、用于直流侧EMI（Electro Magnetic Interference，电磁干扰）改善的Y电容以及用于电流采样的支路霍尔，PV正极端子和PV负极端子用于连接光伏板，以构成完整的电路回路。

需要说明的是，PV正极端子是用于输出直流电正极的连接点，PV负极端子是用于输出直流电负极的连接点，PV正极端子和PV负极端子共同构成完整的电路回路，从而使得电能能够正常传输。Y电容用于改善直流侧的电磁干扰，其中，电磁干扰是指在电子设备在工作过程中，因其内部的电路或组件产生的电磁波辐射到周围环境中，或者电磁干扰通过电源线或信号线等导体传播，影响其他设备的正常运行的现象。支路霍尔是基于霍尔效应的一种传感器，其工作原理是当电流通过一个位于磁场中的导体时，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力，从而在导体的两端产生电势差，即支路霍尔可对电流进行采样。

在一种实施例中，防雷板500上设有防雷器（具有保护作用）、MPPT（Maximum PowerPoint Tracking，最大功率点跟踪）霍尔以及接线端子，防雷器用于逆变器的防雷，MPPT霍尔用于对MPPT电流进行采样，接线端子用于与MMPT功率进行传导连接。

需要说明的是，MPPT是一种电力调节技术，其主要目的是最大化发电设备的输出功率，并将这些电力输送到电网或电池存储系统。MPPT霍尔通常指的是在MPPT系统里使用的霍尔电流传感器，霍尔电流传感器是基于霍尔效应的一种传感器，其工作原理是当电流通过一个位于磁场中的导体时，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力，从而在导体的两端产生电势差。

在一种实施例中，PV输入板200和防雷板500均为PCBA板。也即PV输入板200和防雷板500是指代直流开关前后的PCBA板，并未限制PV输入板200和防雷板500的具体类型。

在一种实施例中，空开引脚430焊接或通过螺丝600固定在开关单元420的相对两侧。也即可以选用焊接方案和螺丝600固定方案将空开引脚430固定在开关单元420的相对两侧。

在一种实施例中，如图1所示，PV输入板200和防雷板500平行分布。因此，每个开关单元420上下侧的空开引脚430的位置直达PV输入板200和防雷板500，具有防呆效果，质量可控。而且，与传统方案相比，本申请的PV输入板200和防雷板500平行分布，可使得装置结构更为紧凑、所需占用的空间更为节省。

为了进一步说明本发明所提供的PV输入侧直流开关集成装置的装配方法，接下来对其进行说明。

首先，将PV输入板200、直流空开400以及防雷板500通过螺柱300（单通六角螺柱）固定在一起，然后，空开引脚430通过焊接或通过螺丝600固定空开引脚430，从而实现PV输入板200到防雷板500的功率传输。与传统方案相比，功率从PV输入板200传导至直流空开400，功率再从直流空开400传导至防雷板500，且该传导过程无需线缆。

也即本装置可实现无电缆连接的功率传导，省去电缆布线的弯曲空间，使得装置结构更为紧凑、占用空间更小。而且，本装置的空开每个空开引脚430至多需要一次螺钉固定，对比传统方案的电缆两头需要螺钉锁付，节省了一半数量的螺丝600。而且，传统方案线缆数量多且尺寸相近，位置又相对不固定，工人需要通过标签逐一区分，耗时耗力，且不具备防呆功能。但本申请的每个空开引脚430直接连接PV输入板200和防雷板500，具有防呆功能，质量可控。

除了上述的PV输入侧直流开关集成装置，本发明还提供一种包括上述实施例公开的PV输入侧直流开关集成装置的组串式光伏逆变器，组串式光伏逆变器是光伏发电系统的核心设备之一，主要用于将光伏组件产生的直流电转换为交流电，并实现并网或离网供电。该组串式光伏逆变器的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

在一种实施例中，还包括逆变器箱体100，PV输入侧直流开关集成装置的PV输入板200设于逆变器箱体100上。

另外，还需要说明的是，本申请的“垂直”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的组串式光伏逆变器及其PV输入侧直流开关集成装置进行了详细介绍。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。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种PV输入侧直流开关集成装置，其特征在于，包括：

PV输入板（200），其一侧设于逆变器箱体（100）上；

直流空开（400），其包括直流空开操作机构（440）、垂直设于所述直流空开操作机构（440）上的手柄（410）、多个层叠设于所述直流空开操作机构（440）一侧的开关单元（420）以及空开引脚（430），各个所述开关单元（420）的相对两侧分别设有所述空开引脚（430）；

防雷板（500），其用于防止雷击或电网故障导致的直流侧浪涌，所述PV输入板（200）的另一侧和所述防雷板（500）之间夹设有所述直流空开（400），且各个所述空开引脚（430）分别与所述PV输入板（200）和所述防雷板（500）连接；所述PV输入板（200）的四周和所述防雷板（500）的四周通过螺柱（300）连接，且所述PV输入板（200）和所述防雷板（500）之间夹设有所述直流空开（400）；所述防雷板（500）上设有防雷器、MPPT霍尔以及接线端子，所述防雷器用于逆变器的防雷，所述MPPT霍尔用于对MPPT电流进行采样，所述接线端子用于与MMPT功率进行传导连接；所述PV输入板（200）和所述防雷板（500）平行分布，每个所述开关单元（420）上下侧的所述空开引脚（430）的位置直达所述PV输入板（200）和所述防雷板（500），具有防呆效果。

2.根据权利要求1所述的PV输入侧直流开关集成装置，其特征在于，所述PV输入板（200）和所述防雷板（500）均与所述空开引脚（430）焊接连接；

或所述PV输入板（200）和所述防雷板（500）中的一者与所述空开引脚（430）焊接连接，另一者与所述空开引脚（430）通过螺丝（600）固定连接；

或所述PV输入板（200）和所述防雷板（500）均与所述空开引脚（430）通过螺丝（600）固定连接。

3.根据权利要求1所述的PV输入侧直流开关集成装置，其特征在于，所述PV输入板（200）上设有PV正极端子、PV负极端子、用于直流侧EMI改善的Y电容以及用于电流采样的支路霍尔，所述PV正极端子和所述PV负极端子用于连接光伏板，以构成完整的电路回路。

4.根据权利要求1至3任一项所述的PV输入侧直流开关集成装置，其特征在于，所述PV输入板（200）和所述防雷板（500）均为PCBA板。

5.根据权利要求1至3任一项所述的PV输入侧直流开关集成装置，其特征在于，所述空开引脚（430）焊接或通过螺丝（600）固定在所述开关单元（420）的相对两侧。

6.一种组串式光伏逆变器，其特征在于，包括上述权利要求1至5任一项所述的PV输入侧直流开关集成装置。

7.根据权利要求6所述的组串式光伏逆变器，其特征在于，还包括逆变器箱体（100），所述PV输入侧直流开关集成装置的PV输入板（200）设于所述逆变器箱体（100）上。