CN218416214U - 散热性能好的光电高直流变三相交流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种散热性能好的光电高直流变三相交流装置，其包括变电柜以及依次电连接的太阳能电池板、光电转换器、DC/DC变换器和直流转交流逆变器，DC/DC变换器包括依次电连接的低压直流滤波电容、低压全桥逆变电路、谐振电路、高频变压器和倍压整流电路，低压全桥逆变电路的四个开关采用氮化镓开关Q1～Q4，低压全桥逆变电路的交流侧与谐振电路及高频变压器的原边绕组相连，高频变压器的副边绕组合和倍压整流电路的输入端相连，倍压整流电路的输出端与直流转交流逆变器的直流侧相连；变电柜通过带有气泵的循环管道连通有冷却组件。本实用新型通过将低直流电转换成高直流电再进行直流变三相交流逆变，提高转换效率；还可以将变电柜进行降温。

Description

散热性能好的光电高直流变三相交流装置

技术领域

本实用新型涉及光电控水技术领域，特别涉及一种散热性能好的光电高直流变三相交流装置。

背景技术

光电控水系统采用太阳能光电增压管网供水，解决了传统市电供水压力不足问题，农业灌溉时不需要由人员到田间地头守候，通过管道水网就能控制给水，实现了太阳能远程供水。如本申请人在2020年08月25日申请的公开号为CN213071408U的一种防雷感应控制的光电控水保护系统，该系统包括太阳能电池板和中控系统，中控系统包括光电转换器、直流转交流逆变器、直流负载和备用电源，光电转换器与太阳能电池板连接，直流转交流逆变器与光电转换器连接，直流负载与光电转换器连接，直流转交流逆变器与水泵连接，备用电源与水泵连接；光电转换器通过光伏效应将太阳能电池板吸收的太阳辐射能转换为直流电能，一方面将直流电能存储在蓄电池组，另一方面通过直流转交流逆变器将直流电能转换为目标电压大小的交流电，为水泵提供工作电源。在该光电控水保护系统中是将光电转换器和直流转交流逆变器安装在变电柜中组成直流变三相交流装置，光电转换器和直流转交流逆变器在运行的过程中会产生热量，现有大多数变电柜是采用散热孔进行散热，散热效果差，容易在光电控水系统长时间的运行后导致变电柜的内部的温度明显上升，缩短光电转换器和直流转交流逆变器的使用寿命；同时该系统中的直流变三相交流装置中是将光电转换器转换成的低直流电直接转换成目标电压大小的交流电，这种转换方式的转换的损耗大，转换效率低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一，为此，本实用新型提出一种散热性能好的光电高直流变三相交流装置，通过在DC/DC变换器将低直流电转换成高直流电再进行直流变三相交流逆变，提高转换效率；同时可以实现将变电柜快速进行降温，延长DC/DC变换器和直流转交流逆变器的使用寿命。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

散热性能好的光电高直流变三相交流装置，包括变电柜以及通过电线依次电连接的太阳能电池板、光电转换器、DC/DC变换器和直流转交流逆变器，所述DC/DC变换器包括低压直流滤波电容、低压全桥逆变电路、谐振电路、高频变压器和倍压整流电路，所述低压直流滤波电容连接在所述光电转换器的两端，所述低压全桥逆变电路的四个开关采用氮化镓开关Q1～Q4，所述低压全桥逆变电路的直流侧与所述低压直流滤波电容相连，所述低压全桥逆变电路的交流侧与所述谐振电路及所述高频变压器的原边绕组相连，所述高频变压器的副边绕组合和所述倍压整流电路的输入端相连，所述倍压整流电路的输出端与所述直流转交流逆变器的直流侧相连；所述光电转换器、所述DC/DC变换器和直流转交流逆变器均设置在所述变电柜内，所述变电柜通过带有气泵的循环管道连通有冷却组件，所述变电柜内设置有温度传感器，所述温度传感器电连接有控制器。

进一步的，所述谐振电路包括谐振电容Cr和谐振电感Lr。

进一步的，所述高频变压器设置为升压变压器。

进一步的，所述变电柜的左侧设有出气口，所述变电柜的右侧设置有进气口，所述循环管道包括有与所述出气口连通的出气管道以及与所述进气口连通的进气管道，所述出气管道上设置有第一气泵，所述进气管道上设置有第二气泵；所述冷却组件包括连通在所述出气管道和所述进气管道之间的毛细管，所述毛细管呈螺旋状绕有多圈，所述毛细管的外侧设置有风扇，所述风扇的出风端朝向所述毛细管，所述第一气泵、所述第二气泵和所述风扇均电连接所述控制器。

进一步的，所述出气管道和所述毛细管的进气端之间连通设置有除尘箱，所述除尘箱内从上至下依次设置有多个过滤网。

进一步的，所述除尘箱的前侧面可开合设置有箱门，所述除尘箱的侧壁上对应所述过滤网的位置一一设置有插槽，所述过滤网可拆卸插接在所述插槽内。

进一步的，所述毛细管呈螺旋状绕有3至5圈。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在光电转换器和直流转交流逆变器之间电连接有DC/DC变换器，并且低压全桥逆变电路的四个开关采用氮化镓开关Q1～Q4，可以将光电转换器输出的低压直流电先转变为高压直流电输送至直流转交流逆变器的输入端进行逆变换，进一步提高转换效率并且使得整机的输入、输出实现电气隔离；由于低压全桥逆变电路的电压、电流应力较小，因此采用四个低压氮化镓开关，且Q1、Q4与Q2、Q3分为两组，分别施加两路相位相反、以便有适当死区时间的高频方波控制信号；通过谐振电路实现Q1～Q4的零电压开通(ZVS)，有效地降低开关损耗，可以减少转换过程中的损耗，进一步提高转换效率；同时通过带有气泵的循环管道将变电柜的内部与冷却组件循环连通，当温度传感器检测到变电柜内部的温度上升至设定值时，传递信号给控制器，控制器控制气泵和冷却组件启动，将变电柜的较高温度的气体抽送到冷却组件中进行降温处理变成较低温的气体，再循环输送回到变电柜内，经过多次循环后将变电柜内部的大部分热量充分散出，使得变电柜内的温度降低，延长DC/DC变换器和直流转交流逆变器的使用寿命。在整个降温冷却的过程中，基本是使得变电柜内部的气体进行内循环流动进行降温，减少变电柜内部的气体与外界气体的交换，从而可以减小灰尘进入到变电柜内的概率。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的DC/DC变换器的电路结构图；

图3为本实用新型实施例中除尘箱的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的太阳能电池板、光电转换器、DC/DC变换器和直流转交流逆变器的连接框图。

附图标记：

100变电柜、110出气口、120出气管道、130第一气泵、140进气口、150进气管道、160第二气泵、170毛细管、180风扇；

200太阳能电池板；

300光电转换器；

400DC/DC变换器、410低压直流滤波电容、420低压全桥逆变电路、430谐振电路、431谐振电容Cr、432谐振电容Lr、440高频变压器、450倍压整流电路；

500直流转交流逆变器；

610温度传感器、620控制器；

710除尘箱、711插槽、720过滤网。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参见图1至图3所示，根据本实用新型实施例提供的一种散热性能好的光电高直流变三相交流装置，包括变电柜100以及通过电线依次电连接的太阳能电池板200、光电转换器300、DC/DC变换器400和直流转交流逆变器500，DC/DC变换器400包括低压直流滤波电容410、低压全桥逆变电路420、谐振电路430、高频变压器440和倍压整流电路450，低压直流滤波电容410连接在光电转换器300的两端，低压全桥逆变电路420的四个开关采用氮化镓开关Q1～Q4，低压全桥逆变电路420的直流侧与低压直流滤波电容410相连，低压全桥逆变电路420的交流侧与谐振电路430及高频变压器440的原边绕组相连，高频变压器440的副边绕组合和倍压整流电路450的输入端相连，倍压整流电路450的输出端与直流转交流逆变器500的直流侧相连；光电转换器300、DC/DC变换器400和直流转交流逆变器500均设置在变电柜100内，变电柜100通过带有气泵的循环管道连通有冷却组件，变电柜100内设置有温度传感器610，温度传感器610电连接有控制器620，气泵和冷却组件均电连接控制器620。与现有技术相比，本实用新型实施例通过在光电转换器300和直流转交流逆变器500之间电连接有DC/DC变换器400，并且低压全桥逆变电路500的四个开关采用氮化镓开关Q1～Q4，可以将光电转换器300输出的低压直流电先转变为高压直流电再输送至直流转交流逆变器500处进行逆变换得到三相交流电再提供给光电控水系统的各个部件进行工作，可以减少转换过程中的损耗，进一步提高转换效率并且使得整机的输入、输出实现电气隔离；由于低压全桥逆变电路420的电压、电流应力较小，因此采用四个低压氮化镓开关，且Q1、Q4与Q2、Q3分为两组，分别施加两路相位相反、以便有适当死区时间的高频方波控制信号；通过谐振电路430实现Q1～Q4的零电压开通(ZVS)，有效地降低开关损耗，可以减少转换过程中的损耗，进一步提高转换效率。同时通过带有气泵的循环管道将变电柜100的内部与冷却组件循环连通，当温度传感器610检测到变电柜100内部的温度上升至设定值时传递信号给控制器620，控制器620控制气泵和冷却组件启动，将变电柜100内的较高温度的气体抽送到冷却组件中进行降温处理变成较低温的气体，再循环输送回到变电柜100内，使得在经过多次循环后将变电柜100内部的大部分热量充分散出，使得变电柜100内的温度降低，延长DC/DC变换器400和直流转交流逆变器500的使用寿命。在整个降温冷却的过程中，基本是使得变电柜100内部的气体进行内循环流动进行降温，减少变电柜100内部的气体与外界气体的交换，从而可以减小灰尘进入到变电柜100内的概率。可以理解的是，控制器620采用的型号为STM32F103RCT6D。

如图2和图3所示，在本实用新型的一些实施例中，谐振电路430包括谐振电容Cr431和谐振电感Lr432。依据LLC谐振软开关电路的原理，调整工作频率以控制DC/DC变换器400的电压增益K随交流功率波动。

在本实用新型的一些实施例中，高频变压器440设置为升压变压器，原、副边匝数比为1:n，在升压变压器输出端使用能使电压升高一倍的倍压整流电路450，于是高频变压器440的副边匝数可以适当减少，有利于使用体积更小的变压器磁芯；高频变压器440还起到了实现整机的输入/输出电气隔离的作用。

如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，变电柜100的左侧设有出气口110，变电柜100的右侧设置有进气口140，循环管道包括有与出气口110连通的出气管道120以及与进气口140连通的进气管道150，出气管道120上设置有第一气泵130，进气管道150上设置有第二气泵160；冷却组件包括连通在出气管道120和进气管道150之间的毛细管170，毛细管170呈螺旋状绕有3圈，毛细管170的外侧设置有风扇180，风扇180的出风端朝向毛细管170，第一气泵130、第二气泵160和风扇180均电连接控制器620。通过在出气管道120和进气管道150之间连通有呈螺旋状绕有多圈的毛细管170，温度传感器610实时检测变电柜100内部的温度并传递给控制器620，当反馈给控制器620的温度达到设定值时，控制器620控制第一气泵130、第二气泵160和风扇180启动，第一气泵130将变电柜100内部的较高温度的气体从出气管道120输送到毛细管170内，由于毛细管170的尺寸小于出气管道120的尺寸，因此较高温度的气体从出气管道120进入到毛细管170内时，会由于体积突然变小，使得较高温度的气体被压缩散热，此时风扇180吹出的风将散出的热量带走，使得较高温度的气体得到较好的降温变成较低温的气体，通过将毛细管170呈螺旋状绕有3圈，可以延长气体流经毛细管170的时间，使得较高温度的气体得到更好的降温冷却，随后经过降温的气体在第二气泵160的驱动下经过进气管道150输送回到变电柜100内，由于体积突然变大，使得经过降温的较低温的气体膨胀吸热，从而将变电柜100内的热量进行吸收并循环输送到毛细管170处进行散热，使得在经过多次循环后将变电柜100内部的大部分热量充分散出，使得变电柜100内的温度降低，延长DC/DC变换器400和直流转交流逆变器500的使用寿命。在整个降温冷却的过程中，基本是使得变电柜100内部的气体进行内循环流动进行降温，减少变电柜100内部的气体与外界气体的交换，从而可以减小灰尘进入到变电柜100内的概率。

考虑到灰尘会从变电柜100的间隙进入到变电柜100的内部，并且在进行降温的过程中灰尘会随着较高温度的气体进入到毛细管170内再输送回到变电柜100内，随着长时间的积累，会堆积在毛细管170内或变电柜100内，为了解决这个问题，如图1和图4所示，在本实用新型的一些实施例中，在出气管道120和毛细管170的进气端之间连通设置有除尘箱710，除尘箱710内从上至下依次设置有两个过滤网720。

如图4所示，在本实用新型的一些实施例中，除尘箱710的前侧面可开合设置有箱门，除尘箱710的侧壁上对应过滤网720的位置一一设置有插槽711，过滤网720可拆卸插接在插槽711内。这样设置，在经过较长时间的使用，过滤网720堆积足够多的灰尘或出现损坏后，操作人员可以将箱门打开，从而将过滤网720取下进行清理或更换上新的过滤网720，确保过滤除尘的效果。

以上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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.散热性能好的光电高直流变三相交流装置，其特征在于，包括变电柜以及通过电线依次电连接的太阳能电池板、光电转换器、DC/DC变换器和直流转交流逆变器，所述DC/DC变换器包括低压直流滤波电容、低压全桥逆变电路、谐振电路、高频变压器和倍压整流电路，所述低压直流滤波电容连接在所述光电转换器的两端，所述低压全桥逆变电路的四个开关采用氮化镓开关Q1～Q4，所述低压全桥逆变电路的直流侧与所述低压直流滤波电容相连，所述低压全桥逆变电路的交流侧与所述谐振电路及所述高频变压器的原边绕组相连，所述高频变压器的副边绕组合和所述倍压整流电路的输入端相连，所述倍压整流电路的输出端与所述直流转交流逆变器的直流侧相连；所述光电转换器、所述DC/DC变换器和直流转交流逆变器均设置在所述变电柜内，所述变电柜通过带有气泵的循环管道连通有冷却组件，所述变电柜内设置有温度传感器，所述温度传感器电连接有控制器。

2.根据权利要求1所述的散热性能好的光电高直流变三相交流装置，其特征在于，所述谐振电路包括谐振电容Cr和谐振电感Lr。

3.根据权利要求1所述的散热性能好的光电高直流变三相交流装置，其特征在于，所述高频变压器设置为升压变压器。

4.根据权利要求1所述的散热性能好的光电高直流变三相交流装置，其特征在于，所述变电柜的左侧设有出气口，所述变电柜的右侧设置有进气口，所述循环管道包括有与所述出气口连通的出气管道以及与所述进气口连通的进气管道，所述出气管道上设置有第一气泵，所述进气管道上设置有第二气泵；所述冷却组件包括连通在所述出气管道和所述进气管道之间的毛细管，所述毛细管呈螺旋状绕有多圈，所述毛细管的外侧设置有风扇，所述风扇的出风端朝向所述毛细管，所述第一气泵、所述第二气泵和所述风扇均电连接所述控制器。

5.根据权利要求4所述的散热性能好的光电高直流变三相交流装置，其特征在于，所述出气管道和所述毛细管的进气端之间连通设置有除尘箱，所述除尘箱内从上至下依次设置有多个过滤网。

6.根据权利要求5所述的散热性能好的光电高直流变三相交流装置，其特征在于，所述除尘箱的前侧面可开合设置有箱门，所述除尘箱的侧壁上对应所述过滤网的位置一一设置有插槽，所述过滤网可拆卸插接在所述插槽内。

7.根据权利要求4所述的散热性能好的光电高直流变三相交流装置，其特征在于，所述毛细管呈螺旋状绕有3至5圈。

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