CN203645557U - 太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，属于光伏逆变器技术领域。包括正、负母排、一组母线电容、功率模块本体、交流输出母排和安装底板，特点是：所述的一组母线电容和所述的功率模块本体以彼此对应的状态设置在所述安装底板的一端，所述正、负母排彼此绝缘分隔并且以相互叠置状态对应于所述一组母线电容的上方，该正母排和负母排与功率模块本体的输入端连接，输出母排与功率模块本体背对所述一组母线电容的一侧相对应，并且与功率模块本体输出端连接。由于对构成功率组件的功能部件的一组母线电容、功率模块本体、正、负母排在安装底板上作了合理布局，因而既可缩小体积、改善散热效果，又能方便安装和检护乃至更换。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏逆变器技术领域，具体涉及一种太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构。
背景技术
随着人类生产力的快速提高，能源消耗日益增加，由此而造成地区环境和全球环境日趋恶化，例如由温室效应引起的全球气候变暖、冰山、冰川融化和海平面升高等一系列影响人类赖以生存的地球环境因素成了国际社会关注的热点。众所周知，温室气体的排放主要缘于人类大量消耗诸如煤炭、石油和天然气等的矿物质能源所致，因此，各国在发展经济的同时，已将节约和充分利用能源成为首先加以考虑的问题。
节能减排，保护环境已经成为了一场全球革命，于是，作为取之不尽，用之不竭的并且具有清洁绿色环保意义的能源即太阳能越来越为人类器重并加以利用，太阳能光伏电池组件以及太阳能集热器等的应用便是一个例证。
太阳能光伏发电系统需要使用逆变器，由逆变器将直流电转换成交流电（逆变器具有升压回路和逆变桥式回路），并且逆变器还具有最大限度地发挥太阳能电池性能的功能以及系统故障保护功能。这些功能归纳而言有：自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功能、防单独运行功能（并网系统用）、电压自动调整功能（并网系统用）、直流检测和接地功能（并网系统用），等等。
关于太阳能光伏逆变器的技术信息可在公开的中国专利文献中见诸，如公布号CN102237824A（一种光伏逆变器）、公告号CN201985549U（多输入多电平光伏逆变器）、公告号CN202085086U（光伏并网逆变器）和公布号CN102231609A（太阳能光伏并网交错并联反激逆变器），等等。同样，关于太阳能逆变器的模块式功率组件在公开的中国专利文献中也可见诸，典型的如公告号CN202019316U推荐的“太阳能逆变器功率模块”、CN202168003U提供的“逆变器功率模块”和公布号CN103259388A介绍的“模块化功率单元及逆变器”以及在公告号CN202014204U披露的“光伏逆变器”也提及有功率模块，等等。
功率组件是太阳能光伏逆变器的重要组成部分，并且构成功率组件的器件不断向着小型化方向推进，同时由于逆变器较广泛地应用于太阳能资源相对丰富但环境却十分严酷的荒漠、草原和戈壁滩等，因而对逆变器的检护提出更为严苛的要求，具体而言，一旦发生故障，能体现人力投入少、检修速度快并且更换方便的效果。然而，由于已有技术中的太阳能光伏逆变器普遍采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）并联方案，因而整个系统结构的复杂性难以避免，使体积大、安装烦琐、检护更换不便。此外，由于逆变器必须适应炎热环境，于是在构成功率组件的器件（也可称功能部件）向小型化方向发展时便与良好的散热效果之间产生矛盾，也就是说如何在功率组件的小型化、模块化与良好的散热性之间找到合理的平衡点成了业界关注并且期望解决的技术问题。
针对上述已有技术，本申请人作了有益的探索，终于形成了下面将要介绍的技术方案。
发明内容
本实用新型的任务在于提供一种有助于显著改善构成功率组件的功能部件的布局合理性而藉以既缩小体积又获得理想的散热效果的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构。
本实用新型的任务是这样来完成的，一种太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，包括正、负母排、一组母线电容、功率模块本体、交流输出母排和安装底板，特点是：所述的一组母线电容和所述的功率模块本体以彼此对应的状态设置在所述安装底板的一端，所述正、负母排彼此绝缘分隔并且以相互叠置状态对应于所述一组母线电容的上方，该正母排和负母排与功率模块本体的输入端连接，输出母排与功率模块本体背对所述一组母线电容的一侧相对应，并且与功率模块本体输出端连接。
在本实用新型的一个具体的实施例中，在所述的正、负母排之间设置有用于使正母排与负母排形成绝缘隔离的绝缘层。
在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述一组母线电容朝向所述安装底板的一端构成有螺柱，螺柱与安装底板固定，而一组母线电容背对安装底板的一端为电极端，电极端与所述正、负母排连接。
在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的一组母线电容以矩阵状态排列。
在本实用新型的再一个具体的实施例中，在所述的安装底板上还设置有散热器固定组件、风道安装支架和风机，散热器固定组件连同所述功率模块本体固定于所述安装底板上，风机设置在安装底板的另一端并且与功率模块本体相对应，风道安装支架设置在安装底板上并且与功率模块本体背对风机的一侧相对应。
在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述的功率模块本体配备有功率模块散热器，该功率模块散热器的入风口与所述风机的风机出风口连接，而功率模块散热器的出风口与所述风道安装支架连接，风道安装支架用于配接外部风道。
在本实用新型的更而一个具体的实施例中，在所述的安装底板上还固定有一顶部安装支架和一底板安装支架，顶部安装支架在安装底板上的位置与所述的风道安装支架的一侧相对应，底部安装支架在安装底板上的位置与所述风机背对所述功率模块本体的一侧相对应。
在本实用新型的进而一个具体的实施例中，在所述的安装底板上还设置有一个组件二次接线端子，该组件二次接线端子在安装底板上的位置伴随于所述风机，并且与风机的电源接线端电气连接，为风机提供工作电源，并且在安装底板上还设置有一风机启动电容，该风机启动电容伴随于所述组件二次接线端子，并且该风机启动电容的电极与组件二次接线端子的电源端相连接。
在本实用新型的又更而一个具体的实施例中，所述的风机为轴流风机。
在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，在所述的功率模块本体与正母排以及负母排之间设置有吸收电容，该吸收电容串接在正、负母排之间。
本实用新型提供的技术方案由于对构成功率组件的功能部件的一组母线电容、功率模块本体、正、负母排在安装底板上作了合理布局，因而既可缩小体积、改善散热效果，又能方便安装和检护乃至更换。
附图说明
图1为本实用新型的实施例示意图。
图2为图1所示的一组母线电容与安装底板相固定的示意图。
图3为本实用新型的电原理图。
具体实施方式
请参见图1，示出了正母排1、负母排2、绝缘层3、一组母线电容4、功率模块本体5、交流输出母排6和安装底板7，一组母线电容4以矩阵方式排列置于安装底板7的一角，功率模块本体5置于安装底板7的另一角，一组母线电容4和功率模块本体5占据安装底板7的右端（以图1所示位置状态为例），正母排1和负母排2与功率模块本体5的输入端相连，功率模块本体5的输出端与交流输出母排6连接，一组母线电容4的电极端分别接正母排1和负母排2，在正、负母排1、2之间设置绝缘层3，正母排1、绝缘层3和负母排2层叠置于一组母线电容4上。这里所讲的矩阵方式排列是指一组母线电容4列队排列方式固定于安装底板7上，而所谓的列队排列方式如图示的十五个母线电容分成三排，每排为五个（仅仅是例子而言）。
请见图2并且结合图1，前述的一组母线电容4各为带有底部螺柱的电容，底部可通过弹垫16、螺母17安装于安装底板7上（图2示），上端依次与负母排2、并且在穿过绝缘层3后同时与正母排1连接固定。一组母线电容4与安装底板7的这种连接设计可以解决传统电容需要抱箍固定，而不能紧密排列的缺点。通过底部螺母17固定，一组母线电容4可紧密排列，实现小体积化，也可进一步减小母线的杂散电感，直流的纹波特性。此种安装方式相比传统抱箍安装方式更加简便，优点更加突出。
功率模块本体5自带有功率模块散热器18，该功率模块散热器18通过两侧的散热器固定组件8安装于安装底板7上。散热效果好，安装简便。
由图1所示，具有功率模块散热器18的功率模块本体5的一侧连接风道安装支架9，另一侧连接风机10。风机10通过组件二次接线端子12从外部获取电源，风机启动电容11接风机10的两个电源端。风道安装支架9与外部风道相连，风机10配合逆变器前后进风口的冷风，对功率模块本体5自带的功率模块散热器18进行散热，风道设计合理。前述的风机10为轴流风机，功率模块散热器18的入风口与风机10的出风口连接，而功率模块散热器18的出风道与安装支架9连接。
给出了吸收电容15（一组），该吸收电容15安装于功率模块本体5与母排搭接处，主要用于吸收模块关断时的尖峰电压。交流输出母排6安装于功率模块本体5的输出侧。风机启动电容11和组件二次接线端子12安装于安装底板7上，维修接线方便。底部安装支架13安装于安装底板7底部，用于竖立安装并固定此种模块式功率组件。顶部安装支架14安装于安装底板7上端边缘，用于上端的固定。
请参见图3，当本实用新型安装于逆变器时，交流输出母排6连接处位置朝向逆变器的正面，直流母排即正、负母排1、2连接处位置朝向逆变器的背面，若为正面开门，则可以对交流输出母排6连接处通过螺钉进行安装或拆卸，若为背面开门，则可以对直流母线即正、负母排1、2的连接处的螺钉进行安装或拆卸。需要更换维修时，在拆除功率模块组件与直流母排即正、负母排1、2、交流输出母排6连接端螺钉的前提下，只需拆除顶部安装支架14、底部安装支架13、风道安装支架9与逆变器的固定螺丝，即可实现整体组件的抽出，进而进行维修检查各个部件。由于组成部件少，安装、拆卸简单，给安装生产、现场问题解决带来了简便。
Claims (10)
1.一种太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，包括正、负母排(1、2)、一组母线电容(4)、功率模块本体(5)、交流输出母排(6)和安装底板(7)，其特征在于：所述的一组母线电容(4)和所述的功率模块本体(5)以彼此对应的状态设置在所述安装底板(7)的一端，所述正、负母排(1、2)彼此绝缘分隔并且以相互叠置状态对应于所述一组母线电容(4)的上方，该正母排(1)和负母排(2)与功率模块本体(5)的输入端连接，输出母排(6)与功率模块本体(5)背对所述一组母线电容(4)的一侧相对应，并且与功率模块本体(5)输出端连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，其特征在于在所述的正、负母排(1、2)之间设置有用于使正母排(1)与负母排(2)形成绝缘隔离的绝缘层(3)。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，其特征在于所述一组母线电容(4)朝向所述安装底板(7)的一端构成有螺柱，螺柱与安装底板(7)固定，而一组母线电容(4)背对安装底板(7)的一端为电极端，电极端与所述正、负母排(1、2)连接。
4.根据权利要求1或3所述的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，其特征在于所述的一组母线电容(4)以矩阵状态排列。
5.根据权利要求1所述的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，其特征在于在所述的安装底板(7) 上还设置有散热器固定组件(8)、风道安装支架(9)和风机(10)，散热器固定组件(8)连同所述功率模块本体(5)固定于所述安装底板(7)上，风机(10)设置在安装底板(7)的另一端并且与功率模块本体(5)相对应，风道安装支架(9)设置在安装底板(7)上并且与功率模块本体(5)背对风机(10)的一侧相对应。
6.根据权利要求5所述的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，其特征在于所述的功率模块本体(5)配备有功率模块散热器(18)，该功率模块散热器(18)的入风口与所述风机(10)的风机出风口连接，而功率模块散热器(18)的出风口与所述风道安装支架(9)连接，风道安装支架(9)用于配接外部风道。
7.根据权利要求5所述的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，其特征在于在所述的安装底板(7)上还固定有一顶部安装支架(14)和一底板安装支架(13)，顶部安装支架(14)在安装底板(7)上的位置与所述的风道安装支架(9)的一侧相对应，底部安装支架(13)在安装底板(7)上的位置与所述风机(10)背对所述功率模块(5)的一侧相对应。
8.根据权利要求5所述的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，其特征在于在所述的安装底板(7)上还设置有一个组件二次接线端子(12)，该组件二次接线端子(12)在安装底板(7)上的位置伴随于所述风机(10)，并且与风机(10)的电源接线端电气连接，为风机(10)提供工作电源，并且在安装底板(7)上还设置有一风机启动电容(11)，该风机启动电容(11)伴随于所述组件二次接线端子(12)，并且该风机启动电容(11)的电极与组件二次接线端子(12)的电源端相连接。
9.根据权利要求5至8任一权利要求所述的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，其特征在于所述的风机(10)为轴流风机。
10.根据权利要求1所述的太阳能光伏逆变器的模块式功率组件结构，其特征在于在所述的功率模块本体(5)与正母排(1)以及负母排(2)之间设置有吸收电容(15)，该吸收电容(15)串接在正、负母排(1、2)之间。
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