CN217036760U - 一种光伏系统功率模组及逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于逆变器技术领域，提供一种光伏系统功率模组及逆变器，所述光伏系统功率模组包括：功率开关模块；电容模块；第一结构件，用于承载所述功率开关模块；第二结构件，用于承载所述电容模块；第一结构件与所述第二结构件平行设置。通过将承载功率开关模块的第一结构件，与承载电容模块的第二结构件平行设置，也即是将功率开关模块和电容模块平行设置，相对于现有的功率开关模块和电容模块垂直设置，缩短了直流侧到电容输入正排和电容输入负排的距离，降低了铜排成本，进一步降低了功率模组的成本。

Description

一种光伏系统功率模组及逆变器

技术领域

本实用新型属于光伏系统技术领域，尤其涉及一种光伏系统功率模组及逆变器。

背景技术

在国家碳中和政策的推动下，光伏逆变器市场蓬勃发展，随着逆变器厂家的大量涌入，市场对于逆变器的成本有了更多的要求，为了在竞争中获得优势，逆变器厂家在保证系统稳定性的前提下，降低逆变器的成本。对于大型集中式逆变器，结构布局对逆变器的成本有很大的影响，合理的结构布局，会极大降低逆变器的成本。

传统集中式逆变器功率模块在结构设计方面采用电容模组与IGBT模组垂直放置，电容模组平方与地面平行，如图1所示。此种方案存在以下几种问题。第一：IGBT竖直放置为了保证电容模组与IGBT的连接，其三相桥臂中点1必然放在机柜上方，而电感由于考虑重量和震动特性一般放在机柜下方，因此从三相桥臂中点1到电感距离很长，需要大量的铜排或者线缆连接，成本很高。第二，电容模组水平放置导致直流侧开关到电容的输入正排和输入负排距离增加，增加了线缆和铜排成本。第三，采用电容与IGBT模组垂直放置，由于电容模组的宽度较大导致机柜的深度增加，增加设计成本。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种光伏系统功率模组，旨在解决现有光伏逆变器功率模组成本高的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，提供一种光伏系统功率模组，包括：功率开关模块，所述功率开关模块包括：分别对应于三相交流电的功率开关单元，所述功率开关单元包括多个互相电气耦合的功率开关；电容模块，与所述功率开关模块电气耦合，所述电容模块包括多个电容；

所述光伏系统功率模组还包括：

第一结构件，用于承载所述功率开关模块；

第二结构件，用于承载所述电容模块；

所述第一结构件与所述第二结构件平行设置。

更进一步地，所述功率开关模块和所述电容模块均设于对应结构件的外侧。

更进一步地，所述功率开关模块还包括与电感连接的三相引线铜排；

所述三相引线铜排设于所述功率开关模块的下方。

更进一步地，所述电容模块还包括：

电容输入正排，与直流侧正极连接；

电容输入负排，与直流侧负极连接；

所述电容输入正排和所述电容输入负排均设于所述电容模块的下方。

更进一步地，多个所述功率开关沿所述第一结构件的长度方向间隔设置。

更进一步地，所述功率模组还包括用于连接所述功率开关模块和所述电容模块的铜排组件。

更进一步地，所述铜排组件包括：

正母线铜排；

负母线铜排；以及

绝缘排，设于所述正母线铜排和所述负母线铜排之间。

更进一步地，所述电容模块的顶端设有与所述铜排组件一端连接的端口；

所述功率开关模块上设有与所述铜排组件另一端连接的端口。

本实用新型实施例还提供一种逆变器，所述逆变器包括上述光伏系统功率模组。

本实用新型实施例的光伏系统的功率模组，所述光伏系统功率模组包括：功率开关模块；电容模块；第一结构件，用于承载所述功率开关模块；第二结构件，用于承载所述电容模块，所述第一结构件与所述第二结构件平行设置。

通过将承载功率开关模块的第一结构件，与承载电容模块的第二结构件平行设置，也即是将功率开关模块和电容模块平行设置，相对于现有的功率开关模块和电容模块垂直设置，缩短了直流侧到电容输入正排和电容输入负排的距离，降低了铜排成本，进一步降低了功率模组的成本。

附图说明

图1是现有技术中功率模组的结构示意图；

图2是本实用新型实施例功率开关模块的结构示意图；

图3是本实用新型实施例电容模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例电容的结构示意图；

图5是本实用新型实施例功率模组的结构示意图。

附图标号说明

1、三相桥臂中点；

10、功率开关模块；11、功率开关；12、A相；13、B相；14、C相；15、铜排组件；

20、电容模块；21、电容；22、正母排端口；23、负母排端口；24、绝缘排端口；25、电容输入正排；26、电容输入负排；

30、第一结构件；

40、第二结构件；41、电容加强结构件。

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。

本实用新型提供一种光伏系统功率模组，通过将承载功率开关模块的第一结构件，与承载电容模块的第二结构件平行设置，也即是将功率开关模块和电容模块平行设置，相对于现有的功率开关模块和电容模块垂直设置，缩短了直流侧到电容输入正排和电容输入负排的距离，降低了铜排成本，进一步降低了功率模组的成本。

实施例一

如图2至图5所示，本实施例提供一种光伏系统功率模组，该光伏系统功率模组包括：功率开关模块10，功率开关模块10包括：分别对应于三相交流电的功率开关单元，功率开关单元包括多个相互电气耦合的功率开关；电容模块20，电容模块20与功率开关模块10电气耦合，电容模块20包括多个电容 21；第一结构件30，用于承载功率开关模块10；第二结构件40，用于承载电容模块20，第一结构件30与第二结构件40平行设置。

在本实施例中，功率模组为逆变功率组件，包括功率开关模块10、电容模块20、第一结构件30及第二结构件40。

其中，电容模块20包括多个电容21，其接入直流电并构成直流母线。功率开关模块10被配置为逆变功率模块，其接入直流电并通过DC/AC变换来输出三相交流电。功率开关模块10包括分别对应于三相交流电的三个功率开关单元，每一功率开关单元均包括多个彼此电气耦合以实现DC/AC变换的功率开关 11。

在本实施例中，功率开关模块10承载于第一结构件30的平面上，电容模块20承载于第二结构件40的平面上，第一结构件30和第二结构件40相对平行设置，使承载于其上的功率开关模块10和电容模块20相对平行设置，并进行电气连接。

相对于图1的现有技术，电容模块20原来为水平放置，也即是电容21与地面垂直，其中电容输入正排25和电容输入负排26均位于电容21的上方，即是电容21端子的位置。也就是说现有技术中，直流侧到电容输入正排25和电容输入负排26的距离为：电容21端子到第二结构件40底面的距离加上第二结构件40的底面到直流侧开关的铜排距离。而本实施例中，电容模块20与第二结构件40的平面垂直设置，也即是电容21与地面平行，此时，电容输入正排25和电容输入负排26位于第二结构件40的底面。其中，直流侧到电容输入正排25和电容输入负排26的铜排距离为：第二结构件40底面至直流侧开关的距离。因此，相对于现有技术中电容模块的水平放置，缩短了直流侧到电容正排输入25和电容负排输入26的线缆或铜排距离。

另外，相对于现有技术中的电容模块20的排布位置，因为现有的电容模块 20宽度较宽，本实施例中，将电容模块20与地面平行设置，减少了逆变器机柜的深度。

值得说明的是，本实用新型所称的承载指的是器件与板件在建立了机械固接关系时自然地建立了电连接关系。而本实用新型的所称的电气耦合不仅仅指各器件或模块简单地电连接，而是指各器件或模块依照电路拓扑建立电连接关系并实现相应的电路功能。

本实施例光伏系统的功率模组，相对于现有技术中，第一结构件30和第二结构件40的垂直设置，本实施例的功率模组，通过将承载功率开关模块10的第一结构件30，与承载电容模块20的第二结构件40平行设置，缩短了直流侧到电容输入正排25和电容输入负排26的距离，降低了铜排成本；另外缩短了逆变器机柜的深度，进一步降低了功率模组的成本。

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实用新型第二实施例提供一种光伏系统功率模组，其中，功率开关模块10和电容模块20均设于对应承载单元的外侧。

在本实施例中，功率开关模块10和电容模块20分别设于第一结构件30 和第二结构件40的外侧。多个功率开关11沿第一结构件30平面的长度方向间隔设置。其中，功率开关为IGBT管。

在本实施例中，由于功率开关模块10和电容模块20分别对应于承载单元的外侧，并且相互平行，因此，电容模块20不会处于功率开关模块10的散热风道中，也就不会阻挡冷风气流对功率开关模块10进行散热或受热风气流的影响导致自身难以散热。

本实施例功率模组不仅可以实现各功率开关单元彼此均温、均流，且各功率开关组也彼此均温，还可以保证电容模块20与功率开关模块10的散热风道互不干涉。

实施例三

如图2所示，在上述实施例一的基础上，提出本实用新型第三实施例的光伏系统功率模组，其中，功率开关模块10还包括与电感连接的三相引线铜排，三相引线铜排设于功率开关模块10的下方。

在本实施例中，三相引线铜排与电感连接，进一步输出至交流测。其中，三相引线铜排包括A相12、B相13和C相14，并设于功率开关模块10的下方。因此，相对现有技术中三相桥臂中点1位于功率开关模块10的上方，本实施例的功率开关模块进一步缩短了三相桥臂中点1到电感的距离，降低了铜排成本。

本实施例的功率开关模块，通过将三相引线铜排的输出端设于功率开关模块10的下方，相对于现有技术，大大缩短了三相桥臂中点1到电感的铜排距离，降低了铜排成本。

实施例四

如图3和图4所示，在上述实施例一的基础上，本实用新型第四实施例提供一种光伏系统功率模组，其中，电容模块20还包括与直流连接的电容输入正排25和电容输入负排26，所述电容输入正排25和电容输入负排26均设于电容模块20的下方。

在本实施例中，第二结构件40的平面与地面垂直，电容21垂直于第二结构件40的平面，也即是电容21与地面平行。现有技术中第二结构件40的水平面与地面平行，此时电容水平放置，也即是垂直于地面放置，电容输入正排25 和电容输入负排26设于电容21端子的位置。因此，直流侧到电容输入正排25 和电容输入负排26的距离就是直流侧至电容21底部，然后再加上由电容21 底部至电容21端子的距离，而本实施例中，直流侧到电容输入正排25和电容输入负排26的铜排距离为直流侧至电容21底部的距离。因此，直流侧至电容输入正排25和电容输入负排26的距离变短了，降低了铜排的成本。

本实施例通过将电容与地面平行设置，缩短了直流侧至电容正排输入和负排输入的距离，降低了铜排成本。

实施例五

在上述实施例四的基础上，提出本实用新型第五实施例的光伏系统功率模组，其中，功率模组还包括用于连接功率开关模块10和电容模块20的铜排组件15。

在本实施例中，功率开关模块10和电容模块20通过铜排组件15进行电连接。其中，电流转换过程为：直流侧通过电容输入正排25和电容输入负排26 连接至电容模块20，电容模块20通过铜排组件至功率开关模块10的输入端，通过三相引线铜排输出至电感，以利用电感作为功率载体，从而输出至交流侧。

其中，铜排组件15包括正母线铜排、负母线铜排及设置与正母线铜排和负母线铜排之间的绝缘排。

在本实施例中，电容模块20的顶端设有与铜排组件15一端连接的端口；其中端口包括与正母线铜排连接的正母排端口22，与负母线铜排连接的负母排端口23，以及设于正母排端口22和负木牌端口23之间的绝缘排端口24。

具体地，铜排组件15通过上述端口与电容模块20连接。功率开关模块10 上设有与铜排组件15另一端连接的端口(图中未示出)。其中，功率开关模块 10和电容模块20通过位于电容模块20顶端的端口以及位于功率模块10上的端口实现电连接，并通过螺钉进行固定。

进一步地，正母线铜排与负母线铜排的表面设置有防氧化层，可提升正母线铜排与负母线铜排的抗氧化性，增加其使用寿命。

进一步地，第二结构件40的中部还设有电容加强结构件41，以增加电容模块20的刚性。

本实施例的功率模组，通过将功率开关模块和电容模块相互扣合并进行固定，缩短了直流侧到电容输入正排25和电容输入负排26的距离，以及三相桥臂中点1到电感的距离，降低了功率模组的成本。

实施例六

本实用新型第六实施例提供一种逆变器，其中，该逆变器包括柜体(图中未示出)，以及位于柜体内的功率模组、散热器200、风机(图中未示出)。其中，功率模组如上，本实施例不再详细描述。

其中，直流侧的直流电通过电容输入正排25和电容输入负排26连接至电容模块20，电容模块20通过铜排组件15至功率开关模块10的输入端，通过三相引线铜排输出至电感，以利用电感作为功率载体，从而输出至交流侧。

相对于现有技术中的电容模块20的排布位置，因为现有的电容模块20宽度较宽，本实施例中，将电容模块20与地面平行设置，进一步减少了机柜的深度。

本实施例的逆变器，通过将承载功率开关模块10的第一结构件30，与承载电容模块20的第二结构件40平行设置，缩短了直流侧到电容输入正负排的距离，并缩短了功率开关模块10的三相桥臂中点到电感的距离，降低了铜排成本，另外，电容模块20相对于现有的水平放置，缩小了逆变器机柜的深度，大大降低了逆变器的成本。

本实用新型光伏系统功率模组，通过将承载功率开关模块的第一结构件，与承载电容模块的第二结构件平行设置，也即是将功率开关模块和电容模块平行设置，相对于现有的功率开关模块和电容模块垂直设置，缩短了直流侧到电容输入正排和电容输入负排的距离，降低了铜排成本，进一步降低了功率模组的成本。通过将功率开关模块和电容模块分别对应于承载单元的外侧，并且相互平行，因此，电容模块不会处于功率开关模块的散热风道中，也就不会阻挡冷风气流对功率开关模块进行散热或受热风气流的影响导致自身难以散热。通过将三相引线铜排的输出端设于功率开关模块的下方，相对于现有技术，大大缩短了三相桥臂中点到电感的距离，降低了铜排成本。

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)

1.一种光伏系统功率模组，包括：功率开关模块，所述功率开关模块包括：分别对应于三相交流电的功率开关单元，所述功率开关单元包括多个互相电气耦合的功率开关；电容模块，与所述功率开关模块电气耦合，所述电容模块包括多个电容，其特征在于，

所述光伏系统功率模组还包括：

第一结构件，用于承载所述功率开关模块；

第二结构件，用于承载所述电容模块；

所述第一结构件与所述第二结构件平行设置。

2.如权利要求1所述的光伏系统功率模组，其特征在于，

所述功率开关模块和所述电容模块均设于对应结构件的外侧。

3.如权利要求1所述的光伏系统功率模组，其特征在于，

所述功率开关模块还包括与电感连接的三相引线铜排；

所述三相引线铜排设于所述功率开关模块的下方。

4.如权利要求1所述的光伏系统功率模组，其特征在于，所述电容模块还包括：

电容输入正排，与直流侧正极连接；

电容输入负排，与直流侧负极连接；

所述电容输入正排和所述电容输入负排均设于所述电容模块的下方。

5.如权利要求1所述的光伏系统功率模组，其特征在于，

多个所述功率开关沿所述第一结构件的长度方向间隔设置。

6.如权利要求1所述的光伏系统功率模组，其特征在于，

所述功率模组还包括用于连接所述功率开关模块和所述电容模块的铜排组件。

7.如权利要求6所述的光伏系统功率模组，其特征在于，所述铜排组件包括：

正母线铜排；

负母线铜排；以及

绝缘排，设于所述正母线铜排和所述负母线铜排之间。

8.如权利要求6所述的光伏系统功率模组，其特征在于，

所述电容模块的顶端设有与所述铜排组件一端连接的端口；

所述功率开关模块上设有与所述铜排组件另一端连接的端口。

9.一种逆变器，其特征在于，

所述逆变器包括如权利要求1至8任一所述的光伏系统功率模组。

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