CN212343337U - 一种光伏逆变装置以及光伏电器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于逆变器技术领域，尤其涉及一种光伏逆变装置以及光伏电器装置，光伏逆变装置包括升压单元、逆变单元以及设在升压单元与逆变单元之间的连接单元，连接单元产生杂散信号以及抑制信号，杂散信号分别传输到升压单元的第一母线电容以及逆变单元的第二母线电容，抑制信号降低杂散信号分别与第一母线电容以及第二母线电容作用产生的谐振幅度。抑制信号控制杂散信号与第一母线电容以及第二母线电容作用产生的谐振参数，大大降低产生的谐振幅度，有效减小第一母线电容以及第二母线电容的纹波电流，增强装置的热适应能力，提升装置的实际使用寿命，保证装置稳定运行的可靠性。

Description

一种光伏逆变装置以及光伏电器装置

技术领域

本实用新型属于逆变器技术领域，尤其涉及一种光伏逆变装置以及光伏电器装置。

背景技术

光伏逆变器根据容量可分为微逆式、组串式及集中式，组串式逆变器中存在升压电路和逆变电路两部分，在升压电路为电源端输出的直流电升压之后，逆变电路再将升压后的直流电转换为交流电，并输出交流电到负载装置。

参考图1，当组串式光伏逆变器的功率较小时，因功率较小，升压电路和逆变电路可以设在一块PCB板上面，升压电路和逆变电路共用母线电容。因母线电容在一块，无需设有杂散电感，故而不存在谐振问题。

参考图2，当组串式光伏逆变器的功率较大时，因功率的提高，升压电路和逆变电路难以设在同块PCB板上面，需要采用分板设计，即是将升压电路设在升压板，逆变电路设在逆变板上，升压板和逆变板距离尽可能的靠近，板与板之间紧挨着或者背靠背设计，再采用跨接铜排或者线缆连接，减小板与板之间的寄生参数。但是板与板之间仍有杂散参数存在，杂散电感与升压侧母线电容和逆变侧母线电容分别产生谐振，如果产生的谐振频率处于升压侧开关频率和逆变侧开关频率附近，就会产生严重谐振，增大母线电容的纹波电流，造成额外的损耗，母线电容发热严重，导致母线电容使用寿命大大降低。

实用新型内容

本实用新型提供一种光伏逆变装置，旨在解决升压板与逆变板由于杂散电感产生严重谐振，导致母线电容发热，降低使用寿命的技术问题。

本实用新型是这样实现的，提供一种光伏逆变装置，包括升压单元、逆变单元以及连接单元，所述升压单元设有第一母线电容，所述逆变单元设有第二母线电容，所述升压单元分别连接外部电源端以及所述逆变单元，用于为所述电源端传输的直流电升压，并将直流电传输到所述逆变单元；所述逆变单元还连接外部负载端，用于将直流电转换为交流电，并将交流电传输到所述负载端；所述连接单元设在所述升压单元以及所述逆变单元之间，所述连接单元产生杂散信号以及抑制信号，所述杂散信号分别传输到所述第一母线电容以及所述第二母线电容，所述抑制信号降低所述杂散信号分别与所述第一母线电容以及所述第二母线电容作用产生的谐振幅度。

进一步地，所述连接单元为跨接铜排或者线缆，所述跨接铜排或者所述线缆套设有磁环，以产生所述抑制信号。

进一步地，所述连接单元为线缆，所述线缆设成空心结构，以产生所述抑制信号。

进一步地，所述连接单元为跨接铜排或者线缆，所述跨接铜排或者所述线缆设成预设长度，以产生所述抑制信号。

进一步地，所述升压单元还包括储能模块、控制模块以及单向导通模块，所述储能模块分别连接所述电源端、所述控制模块以及所述单向导通模块，用于在所述控制模块导通时接收所述电源端传输的电能并进行储能，在所述控制模块断开时将所储电能传输到所述单向导通模块；所述第一母线电容分别连接输出端、所述控制模块以及所述单向导通模块，用于在所述控制模块断开时接收所述单向导通模块传输的电能并进行储能，将所储电能传输到所述逆变单元。

进一步地，所述储能模块为电感，所述控制模块包括第一三极管和第二三极管，所述单向导通模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一母线电容包括第一电容和第二电容，所述电感分别连接所述电源端、所述第一二极管的正极以及所述第一三极管，所述第一二极管的负极连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极分别连接所述第一电容一端以及所述逆变单元，所述第一电容另一端分别连接所述第一三极管、第二三极管以及所述第二电容一端，所述第二电容另一端分别所述第二三极管以及所述逆变单元。

进一步地，所述逆变单元还包括与所述第二母线电容连接的振荡单元，所述第二母线电容接收所述升压单元传输的直流电，并将直流电传输到所述振荡单元，所述振荡单元将直流电转换为交流电，并将交流电传输到所述负载端。

本实用新型还提供一种光伏电器装置，包括光伏电池板以及如上所述的光伏逆变装置，所述光伏电池板连接所述升压单元。

进一步地，所述光伏电器装置还包括辅助电源，所述辅助电源连接所述升压单元。

本实用新型的有益效果在于，升压单元与逆变单元之间设有连接单元，连接单元产生的杂散信号分别与升压单元的第一母线电容以及逆变单元的第二母线电容作用，产生的抑制信号控制杂散信号与第一母线电容以及第二母线电容作用产生的谐振参数，使得杂散信号与第一母线电容的谐振参数远离升压单元的开关频率，以及杂散信号与第二母线电容的谐振参数远离逆变单元的开关频率，就可以大大降低产生的谐振幅度，有效减小第一母线电容以及第二母线电容的纹波电流，增强装置的热适应能力，提升装置的实际使用寿命，保证装置稳定运行的可靠性。

附图说明

图1是现有技术提供的功率较小的光伏逆变器的电路示意图；

图2是现有技术提供的功率较大的光伏逆变器的电路示意图；

图3是本实用新型实施例提供的光伏逆变装置的结构框图；

图4是本实用新型实施例提供的光伏逆变装置的电路示意图；

图5是本实用新型实施例提供的光伏电器装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型通过设计一种光伏逆变装置10，包括升压单元11、逆变单元 12以及设在升压单元11与逆变单元12之间的连接单元13，升压单元11将电源端传输的直流电升压后传输到逆变单元12，逆变单元12将直流电转换为交流电后传输到负载端，连接单元13产生的杂散信号分别与升压单元11的第一母线电容以及逆变单元12的第二母线电容作用，产生的抑制信号控制杂散信号与第一母线电容以及第二母线电容作用产生的谐振参数，使得杂散信号与第一母线电容的谐振参数远离升压单元11开关频率，以及杂散信号与第二母线电容的谐振参数远离逆变单元12的开关频率，就可以大大降低产生的谐振幅度，有效减小第一母线电容以及第二母线电容的纹波电流，增强装置的热适应能力，提升装置的实际使用寿命，保证装置稳定运行的可靠性。

实施例一

参考图3，本实施例一提供一种光伏逆变装置10，光伏逆变装置10包括升压单元11、逆变单元12以及连接单元13，升压单元11设有第一母线电容，逆变单元12设有第二母线电容，升压单元11分别连接外部电源端以及逆变单元 12，用于为电源端传输的直流电升压，并将直流电传输到逆变单元12；逆变单元12还连接外部负载端，用于将直流电转换为交流电，并将交流电传输到负载端；连接单元13设在升压单元11以及逆变单元12之间，连接单元13产生杂散信号以及抑制信号，杂散信号分别传输到第一母线电容以及第二母线电容，抑制信号降低杂散信号分别与第一母线电容以及第二母线电容作用产生的谐振幅度。

参考图5，外部电源端为光伏电池板21，外部负载端为电网200。光伏电池板21将直流电传输到升压单元11，升压单元11升高直流电的电压，并将升压后的直流电传输到逆变单元12，逆变单元12再将直流电转换为交流电，并将交流电传输到电网200，以供电网200发电。升压单元11和逆变单元12工作时，连接单元13产生杂散信号以及抑制信号，杂散信号分别传输到第一母线电容以及第二母线电容，并与第一母线电容以及第二母线电容作用，而抑制信号会有效降低杂散信号分别与第一母线电容以及第二母线电容作用产生的谐振幅度。

在本实施例中，连接单元13存在以下实现方式：

①、连接单元13为跨接铜排或者线缆，跨接铜排或者线缆套设有磁环，以产生抑制信号。

②、连接单元13为线缆，线缆设成空心结构，以产生抑制信号。

③、连接单元13为跨接铜排或者线缆，跨接铜排或者线缆设成预设长度，以产生抑制信号。

升压单元11为升压板，逆变单元12为逆变板，两板相互紧挨设置或者背靠背设置，再通过跨接铜排或者线缆连接。

在现有技术中，参考图2，由于升压板与逆变板之间采用跨接铜排或者线缆连接，使得升压板与逆变板之间产生杂散信号，即是杂散电感Ls1和Ls2，杂散信号会与升压板的第一电容C1、第二电容C2和逆变板的第三电容C3、第四电容C4分别产生谐振。此时存在两个谐振频率，分别是杂散电感Ls1、Ls2 与升压板的第一电容C1、第二电容C2谐振f1，以及杂散电感Ls1、Ls2与逆变板的第三电容C3、第四电容C4谐振f₂。

杂散电感Ls1、Ls2与升压板的第一电容C1、第二电容C2谐振f1的计算公式如下：

杂散电感Ls1、Ls2与逆变板的第三电容C3、第四电容C4谐振f₂的计算公式如下：

其中，C_boost的计算公式如下：

其中，C_inverter的计算公式如下：

由上述可知，在现有技术中，杂散电感Ls1、Ls2与升压板的第一电容C1、第二电容C2谐振f1处于升压板开关频率f_boost附近，就会产生严重谐振，增大第一电容C1以及第二电容C2的纹波电流，造成额外的损耗，第一电容C1以及第二电容C2发热严重，大大降低使用寿命；且杂散电感Ls1、Ls2与逆变板的第三电容C3、第四电容C4谐振f₂处于逆变板开关频率f_inverter附近，也会产生严重谐振，增大第三电容C3以及第四电容C4的纹波电流，造成额外的损耗，第三电容C3以及第四电容C4发热严重，大大降低使用寿命。

在本实施例中，参考图4，第一母线电容包括第一电容C1、第二电容C2，第二母线电容包括第三电容C3、第四电容C4，升压板与逆变板之间既会产生杂散信号又会产生抑制信号，杂散信号即是杂散电感Ls1和Ls2，抑制信号即是抑制电感L，杂散信号会与升压板的第一电容C1、第二电容C2和逆变板的第三电容C3、第四电容C4分别产生谐振，抑制信号降低杂散信号分别与第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3、第四电容C4作用产生的谐振幅度。此时存在两个谐振频率，分别是杂散电感Ls1、Ls2与升压板的第一电容C1、第二电容C2谐振f₃，以及杂散电感Ls1、Ls2与逆变板的第三电容C3、第四电容C4谐振f₄。

杂散电感Ls1、Ls2与升压板的第一电容C1、第二电容C2谐振f₃的计算公式如下：

杂散电感Ls1、Ls2与逆变板的第三电容C3、第四电容C4谐振f₄的计算公式如下：

其中，C_boost的计算公式如下：

其中，C_inverter的计算公式如下：

由上述可知，在本实施例中，通过跨接铜排或者线缆产生的抑制信号，能够控制杂散信号与第一母线电容和第二母线电容产生的谐振参数，使得杂散电感Ls1、Ls2与升压板的第一电容C1、第二电容C2谐振f₃远离升压单元11的开关频率，也使得杂散电感Ls1、Ls2与逆变板的第三电容C3、第四电容C4 谐振f₄远离逆变单元12的开关频率，大大降低杂散信号与母线电容之间的谐振幅度，有效减小母线电容的纹波电流，增强装置的热适应能力，提升装置的实际使用寿命，保证装置稳定运行的可靠性。

具体地，升压单元11还包括储能模块、控制模块以及单向导通模块，储能模块分别连接电源端、控制模块以及单向导通模块，用于在控制模块导通时接收电源端传输的电能并进行储能，在控制模块断开时将所储电能传输到单向导通模块；第一母线电容分别连接输出端、控制模块以及单向导通模块，用于在控制模块断开时接收单向导通模块传输的电能并进行储能，将所储电能传输到逆变单元12。

其中，在控制模块导通时，电源端的输入电压流过储能模块，储能模块进行储能。在控制模块断开时，储能模块逐渐放电，而释放的电能流过第一母线电容，第一母线电容进行储能，并将所储电能释放到逆变单元12。控制模块的通断过程不断重复，第一母线电容两端能够得到高于电源端输入电压的电压，从而第一母线电容得以将升压后的电压传输到逆变单元12。在该升压过程中，单向导通模块防止第一母线电容对地放电。

在本实施例中，参考图4，储能模块为电感，控制模块包括第一三极管Q1 和第二三极管Q2，单向导通模块包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一母线电容包括第一电容C1和第二电容C2，电感分别连接电源端、第一二极管D1的正极以及第一三极管Q1，第一二极管D1的负极连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极分别连接第一电容C1一端以及逆变单元12，第一电容C1另一端分别连接第一三极管Q1、第二三极管Q2以及第二电容C2一端，第二电容C2另一端分别第二三极管Q2以及逆变单元12。

其中，在第一三极管Q1和第二三极管Q2导通时，电源端的输入电压流过电感L1，由于电源端输入的是直流电，所以电感L1以一定的比率线性增加，随着电感L1电流的增加，电感L1进行储能。在第一三极管Q1和第二三极管 Q2断开时，电感L1电流缓慢变为0，或者处于电流连续工作模式，电流连续工作模式指的是电感L1的电流在一个工作周期中不归0，即电流不断续；在上述两种情况下，电感L1将电释放到第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2两端电压升高，此时电压高于电源端输入的电压，完成升压过程。在该升压过程中，第一二极管D1和第二二极管D2防止第一电容C1和第二电容C2对地放电。

具体地，逆变单元12还包括与第二母线电容连接的振荡单元，第二母线电容接收升压单元11传输的直流电，并将直流电传输到振荡单元，振荡单元将直流电转换为交流电，并将交流电传输到负载端。

其中，参考图4，第二母线电容包括第三电容C3和第四电容C4。第三电容C3和第四电容C4存储第一电容C1和第二电容C2传输的直流电，并将直流电传输到振荡单元，振荡单元通过振荡过程再将直流电转换为交流电，并将交流电传输到负载端。

实施例二

参考图5，本实施例二提供一种光伏电器装置100，包括光伏电池板21以及如上所述的光伏逆变装置10，光伏电池板21连接升压单元11。

在本实施例中，光伏电池板21传输直流电到升压单元11，升压单元11升高直流电的电压，并将升压后的直流电传输到逆变单元12，逆变单元12再将直流电转换为交流电，并将交流电传输到电网200，以供电网200发电。连接单元13产生的杂散信号分别与升压单元11的第一母线电容以及逆变单元12 的第二母线电容作用，产生的抑制信号控制杂散信号与第一母线电容以及第二母线电容作用产生的谐振参数，使得杂散信号与第一母线电容的谐振参数远离升压单元11开关频率，以及杂散信号与第二母线电容的谐振参数远离逆变单元 12的开关频率，就可以大大降低产生的谐振幅度，有效减小第一母线电容以及第二母线电容的纹波电流，增强装置的热适应能力，提升装置的实际使用寿命，保证装置稳定运行的可靠性。

进一步地，参考图5，光伏电器装置100还包括辅助电源22，辅助电源22 连接升压单元11。辅助电源22与光伏电池板21相互配合，以使升压单元11 输出合适规格的直流电到逆变单元12。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光伏逆变装置，其特征在于，包括升压单元、逆变单元以及连接单元，所述升压单元设有第一母线电容，所述逆变单元设有第二母线电容，

所述升压单元分别连接外部电源端以及所述逆变单元，用于为所述电源端传输的直流电升压，并将直流电传输到所述逆变单元；

所述逆变单元还连接外部负载端，用于将直流电转换为交流电，并将交流电传输到所述负载端；

所述连接单元设在所述升压单元以及所述逆变单元之间，所述连接单元产生杂散信号以及抑制信号，所述杂散信号分别传输到所述第一母线电容以及所述第二母线电容，所述抑制信号降低所述杂散信号分别与所述第一母线电容以及所述第二母线电容作用产生的谐振幅度。

2.如权利要求1所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述连接单元为跨接铜排或者线缆，所述跨接铜排或者所述线缆套设有磁环，以产生所述抑制信号。

3.如权利要求1所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述连接单元为线缆，所述线缆设成空心结构，以产生所述抑制信号。

4.如权利要求1所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述连接单元为跨接铜排或者线缆，所述跨接铜排或者所述线缆设成预设长度，以产生所述抑制信号。

5.如权利要求1-4任一项所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述升压单元还包括储能模块、控制模块以及单向导通模块，

所述储能模块分别连接所述电源端、所述控制模块以及所述单向导通模块，用于在所述控制模块导通时接收所述电源端传输的电能并进行储能，在所述控制模块断开时将所储电能传输到所述单向导通模块；

所述第一母线电容分别连接输出端、所述控制模块以及所述单向导通模块，用于在所述控制模块断开时接收所述单向导通模块传输的电能并进行储能，将所储电能传输到所述逆变单元。

6.如权利要求5所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述储能模块为电感，所述控制模块包括第一三极管和第二三极管，所述单向导通模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一母线电容包括第一电容和第二电容，所述电感分别连接所述电源端、所述第一二极管的正极以及所述第一三极管，所述第一二极管的负极连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极分别连接所述第一电容一端以及所述逆变单元，所述第一电容另一端分别连接所述第一三极管、第二三极管以及所述第二电容一端，所述第二电容另一端分别所述第二三极管以及所述逆变单元。

7.如权利要求1-4任一项所述的光伏逆变装置，其特征在于，所述逆变单元还包括与所述第二母线电容连接的振荡单元，所述第二母线电容接收所述升压单元传输的直流电，并将直流电传输到所述振荡单元，所述振荡单元将直流电转换为交流电，并将交流电传输到所述负载端。

8.一种光伏电器装置，其特征在于，包括光伏电池板以及如权利要求1-7任一项所述的光伏逆变装置，所述光伏电池板连接所述升压单元。

9.如权利要求8所述的光伏电器装置，其特征在于，所述光伏电器装置还包括辅助电源，所述辅助电源连接所述升压单元。

Images