CN204733072U - 软启动预组装分站房 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种软启动预组装分站房，包括光伏逆变器、变压器、逆变器室以及变压器室。光伏逆变器设置于逆变器室内，变压器设置于变压器室内，逆变器室和变压器室之间通过铜排连接。其中，光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器以及晶闸管。直流断路器、稳压电容、三相逆变桥以及滤波器依次电连接，晶闸管的输入端与该滤波器的输出端电连接。本实用新型的软启动预组装分站房可在外部进行调试工作，安全性得到保障，同时还能避免启动过程中过大的冲击电流。

Description

软启动预组装分站房

技术领域

本实用新型涉及太阳能领域，具体涉及一种软启动预组装分站房。

背景技术

太阳能具有安全、清洁和资源普遍性等优点，能够成为替代化石能源主要的可再生能源。太阳能光伏发电在其开发研究、市场开拓以及产业化制造技术早已作为全球各国激烈竞争的焦点。

传统的光伏逆变器是用交流断路器把逆变器的滤波器侧直接接到额定电压的电网中(直接启动)。交流断路器利用线圈中通过电流时，电磁铁内产生磁通，铁心由于受到电场力的作用，实现主电路合闸和分闸。

传统的预组装分站房要求调试人员必须在设备内部对逆变器进行调试，威胁人员的人身安全，同时光伏逆变器直接启动具有以下缺陷：

①、由于光伏逆变器启动时会产生较大的冲击电流，对供电的网侧电压产生较大的电压闪变，同时由于启动应力较大，对电气设备产生冲击，使逆变器的使用寿命降低，威胁现场调试人员的人身安全；

②、光伏电站通常要求电气设备使用寿命达到25年，这造成断路器使用频繁，断路器通断至少达到18000多次，在使用过程中容易出现螺丝松动、触头磨损等机械故障造成光伏逆变器停运，使光伏逆变器故障率增加，尤其在设备寿命后期更为严重，影响光伏电站的发电量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种软启动预组装分站房，以解决上述现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种软启动预组装分站房，所述软启动预组装分站房包括光伏逆变器、变压器、逆变器室以及变压器室；所述光伏逆变器设置于所述逆变器室内，所述变压器设置于所述变压器室内；以及所述逆变器室和所述变压器室之间通过铜排连接；所述光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器以及晶闸管，所述直流断路器、稳压电容、三相逆变桥以及滤波器依次电连接，所述晶闸管的输入端与所述滤波器的输出端电连接。

较佳地，所述光伏逆变器还包括交流主接触器，所述交流主接触器的输入端与所述滤波器的输出端电连接。

较佳地，所述光伏逆变器还包括控制系统，所述控制系统包括软启动模块和CPU模块，所述软启动模块和所述CPU模块电连接，以及所述软启动模块包括多个继电器，所述多个继电器与所述CPU模块电连接。

较佳地，所述多个继电器设置成从所述CPU模块接收指令并根据该指令控制所述晶闸管和所述交流主接触器的导通和断开。

较佳地，所述多个继电器包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述控制系统设置成：

当所述晶闸管的输入端的交流电压与所述晶闸管的输出端将接入的电网电压同频、同相时，所述CPU模块发送指令给所述第一继电器，所述第一继电器控制所述晶闸管开启，所述晶闸管的输出电压逐渐增加，直到所述晶闸管全部导通；以及

当所述光伏逆变器在额定电压运行后，所述CPU模块分别给所述第二继电器和所述第三继电器发送指令，使得所述第二继电器控制所述晶闸管断开，所述第三继电器控制所述交流主接触器闭合，从而完成所述光伏逆变器的启动过程。

较佳地，在所述直流断路器和所述稳压电容之间还设置有直流EMC滤波器，所述直流EMC滤波器的输入端与所述直流断路器电连接，所述直流EMC滤波器的输出端与所述稳压电容电连接。

较佳地，在所述滤波器和所述晶闸管之间还设置有交流EMC滤波器，所述交流EMC滤波器的输入端与所述滤波器的输出端电连接，所述交流EMC滤波器的输出端与所述晶闸管的输入端电连接。

较佳地，所述光伏逆变器还包括二次电源线，所述控制系统经由所述二次电源线供电。

较佳地，所述交流主接触器与所述晶闸管并联。

较佳地，所述晶闸管为三相反并联晶闸管。

较佳地，所述逆变器室包括直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室以及软启动室，其中所述直流断路器设置于所述直流汇线柜内、所述稳压电容和三相逆变桥设置于所述逆变桥室内、所述滤波器设置于所述滤波器室内、以及所述晶闸管设置于所述软启动室内。

较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室以及软启动室分别设有窗口，通过所述窗口能够对所述直流断路器、稳压电容、三相逆变桥以及晶闸管进行调试。

较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室、以及软启动室内分别设有散热装置。

较佳地，所述软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器和两套逆变器室，每一套所述逆变器室内设置一台所述光伏逆变器。

较佳地，所述软启动预组装分站房还包括避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器和高压室，所述避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器设置于所述高压室内。

本实用新型在软启动预组装分站房的外侧开设窗口，调试人员可在外部进行调试工作，安全性得到保障。同时本实用新型的软启动预组装分站房通过设置晶闸管实现软启动，从而启动时无机械触点，启动电压和启动电流任意可调，避免了启动过程中过大的冲击电流；其次采用接触器旁路工作模式，即当系统启动电压到达额定电压时，用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，这样可以降低晶闸管的热损耗，提高系统的效率；再次CPU模块通过继电器实现晶闸管的精确通断，能够减少设备误动作。

附图说明

图1是本实用新型的软启动预组装分站房的系统示意图；

图2是本实用新型的软启动预组装分站房的侧面示意图；

图3是本实用新型的软启动预组装分站房的平面示意图；

图4是本实用新型的光伏逆变器的拓扑结构图；

图5是本实用新型的光伏逆变器的CPU模块控制示意图；

图6是本实用新型的光伏逆变器的软启动模块控制示意图；以及

图7是本实用新型的光伏逆变器的晶闸管的调压电路对应的相电压图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

术语说明

分站房：将光伏逆变器和箱式变电站集成为一体的电气设备，该系统将光伏方阵产生的直流电转化为交流电，并完成一次升压供给电网使用。

断路器：所设计的分合装置，能够关合、通断和承载正常状态的电流；并且能在非正常运行状态下，也能够进行关合、分断以及一定时间内的导通与通断。

光伏逆变器：光伏逆变器是通过电力电子器件(MOSFET、IGBT等)连接电阻电容，以脉冲宽度调制的方式控制器件的通断，把汇流箱传输来的直流电转变成交流电，同时完成光伏组件的最大功率点跟踪(MPPT)，保证智能控制及反孤岛效应等。

晶闸管：晶闸管是由PNPN四层半导体构成的元件，有阳极A、阴极K和控制级G三个电极，它能在电路中实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，而且动作快、寿命长、可靠性好。

本实用新型的软启动预组装分站房通常包括光伏逆变器、变压器、逆变器室以及变压器室；该光伏逆变器设置于该逆变器室内，该变压器设置于该变压器室内；以及该光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器以及晶闸管，该直流断路器、稳压电容、三相逆变桥以及滤波器依次电连接，该晶闸管的输入端与该滤波器的输出端电连接，以及该晶闸管设置成通过控制该晶闸管的导通角，使得该光伏逆变器的输出电压从零值逐渐增加，直到该晶闸管全部导通之后，该光伏逆变器的输出电压达到最大值。

图1是本实用新型的软启动预组装分站房的系统示意图，图2是本实用新型的软启动预组装分站房的侧面示意图。图3是本实用新型的软启动预组装分站房的平面示意图。如图1～3所示，软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器100、变压器200，逆变器室100A、变压器室9和高压室11，其中两台光伏逆变器100通过导线与变压器200电连接。

逆变器100设置于逆变器室100A内，变压器200设置于变压器室9内，以及避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器(图未示)设置于高压室11内。从光伏组件传来的直流电经过经过逆变器100后变成交流电输送给变压器200，在变压器200内进行升压后传输到高压室11内，并在高压室11内通过端子与连接到电网的导线连接，从而将经过逆变器100进行换相后的电流并入电网。

如图1所示，逆变器100包括直流断路器10、稳压电容30、三相逆变桥40、滤波器50、交流主接触器70以及晶闸管80。其中，直流断路器10、稳压电容30、三相逆变桥40、滤波器50、交流主接触器70以及晶闸管80之间皆通过铜排电连接。

如图2～3所示，逆变器室100A包括直流汇线柜1、逆变桥室4、滤波器室5以及软启动室7，其中直流断路器10设置于直流汇线柜1内、稳压电容30和三相逆变桥40设置于逆变桥室4内、滤波器50设置于滤波器室5内以及晶闸管80设置于软启动室7内。

直流汇线柜1开设有窗口1A，逆变桥室4开设有窗口4A，滤波器室5开设有窗口5A，软启动室7开设有窗口7A，高压室11开设有窗口11A，通过窗口1A、4A、5A和7A能够分别对直流断路器10、稳压电容30、三相逆变桥40以及晶闸管80进行调试。

在直流汇线柜1内设有散热装置1B，在逆变桥室4内设有散热装置4B，在滤波器室5内设有散热装置5B，以及在软启动室7内设有散热装置7B。通过散热装置1B、4B、5B和7B的作用，能够防止直流汇线柜1、逆变桥室4、滤波器室5以及软启动室7的温度过高。

在本实用新型中，一个软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器100、两个逆变器室100A、一个变压器200、一个变压室9以及一个高压室11，其中每一个逆变器100设置于每一个逆变器室100A内，变压器200设置于变压器室9内，避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器(图未示)设置于高压室11内。

图1仅仅示出了本实用新型的软启动预组装分站房中的光伏逆变器100的一种实施方式。下面结合图4～7说明本实用新型的软启动预组装分站房中的光伏逆变器的另一种实施方式。

图4为本实用新型的软启动预组装分站房的另一种光伏逆变器的电路图。如图4所示，光伏逆变器包括直流断路器10、直流EMC滤波器20、稳压电容30、三相逆变桥40、滤波器50、交流EMC滤波器60、交流主接触器70、晶闸管80以及控制系统90。其中，直流断路器10、直流EMC滤波器20、稳压电容30、三相逆变桥40、滤波器50和交流EMC滤波器60依次经由导线电连接，其中，交流EMC滤波器60的输出端与交流主接触器70的输出端和晶闸管80的输出端电连接，从而交流主接触器70和晶闸管80并联。

控制系统90包括CPU模块91和软启动模块92，软启动模块92与CPU模块91通过端子连接。端子分别对应控制系统实现的软启动状态或动作的功能，表1为端子功能表。

表1

端子	功能
		001	晶闸管合分闸状态
002	晶闸管合闸
		003	晶闸管分闸
004	主接触器合分闸状态
		005	主接触器合闸
006	主接触器分闸
		007	主接触器报警

图5为CPU模块控制示意图，图6为软启动模块控制示意图，如图5～6所示，软启动模块92包括第一继电器J1、继电器J2、继电器J3、继电器J4以及多条回路A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4，交流主接触器70和晶闸管90的分合闸动作通过控制各继电器来完成。

当光伏逆变器100启动时，控制系统90检测从交流EMC滤波器出来的交流电压与将通过晶闸管80并入的电网电压是否同频、同相，当检测到交流EMC滤波器出来的交流电压与将通过晶闸管80并入的电网电压同频、同相时，CPU发出指令002给第一继电器J1，第一继电器J1接收到指令后动作，使控制开关闭合，A1所在回路导通，晶闸管80启动，晶闸管的输出电压逐渐增加，直到晶闸管全导通。待光伏逆变器100工作在额定电压后，CPU发送指令003给第二继电器J2，发送指令005给第三继电器J3，从而第二继电器J2控制晶闸管80断开，第三继电器J3控制交流主接触器70闭合，完成光伏逆变器80的软启动过程。

图6为晶闸管80的调压电路中对应的相电压图。下面以某相电压为例，分析光伏逆变器80的输出电压特性。如图6所示，其中U为晶闸管80的输入电压，α为触发角，为续流角，θ是导通角。

由图7可以看出，导通角θ、触发角α和续流角之间的函数关系式为

设电压U的表达式为

U＝U_msinwt  (2)

此时晶闸管输出电压有效值U_L表达式为

式(3)化简为

由式(4)可知，当续流角是常量时，只要改变晶闸管触发角α的大小就可以改变晶闸管的输出电压，实现逆变器的输出电压按照预定规律变化的要求。

因此，通过控制晶闸管的导通角就可以使得光伏逆变器的输出电压从零值逐渐增加，直到所述晶闸管全部导通之后，光伏逆变器的输出电压达到最大值。

本实用新型在软启动预组装分站房的外侧开设窗口，调试人员可在外部进行调试工作，安全性得到保障。同时本实用新型的软启动预组装分站房通过设置晶闸管实现软启动，从而启动时无机械触点，启动电压和启动电流任意可调，避免了启动过程中过大的冲击电流；其次采用接触器旁路工作模式，即当系统启动电压到达额定电压时，用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，这样可以降低晶闸管的热损耗，提高系统的效率；再次CPU模块通过继电器实现晶闸管的精确通断，能够减少设备误动作。

本实用新型的光伏逆变器可以降低启动电流，减小光伏逆变器启动时对电网的冲击，提高设备集成化程度，节省设备资本，保证系统工作的稳定性和可靠性，从而提高了供电质量和设备使用寿命。同时与传统光伏逆变器相比，省掉断路器，与箱式变电站配合使用，满足保护的选择特性，节省了设备的占用空间，实现了设备的集成化发展。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种软启动预组装分站房，其特征在于：所述软启动预组装分站房包括光伏逆变器、变压器、逆变器室以及变压器室；所述光伏逆变器设置于所述逆变器室内，所述变压器设置于所述变压器室内；以及所述逆变器室和所述变压器室之间通过铜排连接；所述光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器以及晶闸管，所述直流断路器、稳压电容、三相逆变桥以及滤波器依次电连接，所述晶闸管的输入端与所述滤波器的输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述光伏逆变器还包括交流主接触器，所述交流主接触器的输入端与所述滤波器的输出端电连接。

3.根据权利要求2所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述光伏逆变器还包括控制系统，所述控制系统包括软启动模块和CPU模块，所述软启动模块和所述CPU模块电连接，以及所述软启动模块包括多个继电器，所述多个继电器与所述CPU模块电连接。

4.根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，在所述直流断路器和所述稳压电容之间还设置有直流EMC滤波器，所述直流EMC滤波器的输入端与所述直流断路器电连接，所述直流EMC滤波器的输出端与所述稳压电容电连接。

5.根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，在所述滤波器和所述晶闸管之间还设置有交流EMC滤波器，所述交流EMC滤波器的输入端与所述滤波器的输出端电连接，所述交流EMC滤波器的输出端与所述晶闸管的输入端电连接。

6.根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述逆变器室包括直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室以及软启动室，其中所述直流断路器设置于所述直流汇线柜内、所述稳压电容和三相逆变桥设置于所述逆变桥室内、所述滤波器设置于所述滤波器室内、以及所述晶闸管设置于所述软启动室内。

7.根据权利要求6所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室以及软启动室分别设有窗口，通过所述窗口能够对所述直流断路器、稳压电容、三相逆变桥以及晶闸管进行调试。

8.根据权利要求6所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室、以及软启动室内分别设有散热装置。

9.根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器和两套逆变器室，每一套所述逆变器室内设置一台所述光伏逆变器。

10.根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述软启动预组装分站房还包括避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器和高压室，所述避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器设置于所述高压室内。