一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器制造技术

本发明专利技术公开了一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器，属于电力电子设备技术领域，包括交流柜和功率柜，功率柜内设置有一个功率单元，其特征在于：功率单元包括自上而下依次设置的功率组件、直流断路器、交流接触器和LC滤波电路，交流柜包括自上而下依次设置的主控制器、第一配电板、交流断路器、第二配电板和交流滤波器，功率柜，用于将光伏电池产生的直流电逆变成交流电；交流柜，用于将功率柜逆变的交流电并入电网。本发明专利技术将直流断路器集成到功率单元中，并模块化设计功率单元，使得通用性和容量可扩展性增强，并对功率单元结构进行合理优化布局，使整个光伏并网逆变器的功率单元具有结构紧凑，空间利用率高和易维护的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到电力电子设备
，尤其涉及一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器。
技术介绍
随着能源危机和环境保护的压力急剧增加，太阳能作为一种具有分布广、无污染特点的新能源得到大力发展。光伏逆变器作为光伏并网发电的核心部件之一，在国内外市场规模均保持快速增长。市场决定逆变器的需求，政策引导逆变器发展方向。虽然2015年国内光伏并网逆变器新增装机容量达到15GW，但是价格持续下滑。这就要求光伏逆变器在拥有高标准性能的同时能够实现低成本。由于光伏电站所处的环境相对恶劣，光伏电站维护的人力成本较高，这就要求光伏并网逆变器少维护、易维护；从发电量角度考虑，希望光伏并网逆变器出线故障时能够快速的进行维护；从安装空间需求角度考虑，越紧凑的光伏并网逆变器所占用的空间越小。目前，市场上光伏并网逆变器种类繁多，较大功率等级范围从50kW到1MW均有，各个功率等级柜体结构之间模块化、通用化设计运用几乎没有，产品众多，设计、生产对技术人员或制造生产人员、运用维护人员都存在较大压力。作为光伏发电系统的核心装置光伏并网逆变器，市面上的产品大多存在如下缺陷：1、光伏并网逆变器设置单独的直流配电柜，空间结构浪费，成本高；2、逆变器装置的功率单元结构标准化与通用性不好，导致设备种类较多，不利于批量化生产；3、逆变器装置的可扩展性较差；4、逆变器装置的安装、维护不方便。公开号为CN202713186U，公开日为2013年01月30日的中国专利文献公开了一种光伏并网逆变器，其特征在于，包括依次连接的直流断路器、直流EMC滤波器、三相全桥逆变电路、LC滤波器、三相变压器、交流接触器、交流EMC滤波器、交流断路器和交流防雷器，其中：所述直流断路器的一端接所述直流EMC滤波器，另一端作为所述光伏并网逆变器的输入端；所述交流断路器和交流防雷器的相接端作为所述光伏并网逆变器的输出端；所述交流防雷器接地。该专利文献公开的光伏并网逆变器，由于结构设计不合理，空间结构浪费大，光伏并网逆变器的功率单元结构标准化与通用性较差，不利于批量化生产，且可扩展性较差。公开号为CN205248632U，公开日为2016年05月18日的中国专利文献公开了一种集成直流配电柜的光伏并网逆变器柜，其特征在于：所述的光伏并网逆变器柜包括交流输出并网柜、功率柜和直流输入配电柜；交流输出并网柜位于柜体左侧，功率柜位于交流输出并网柜和直流配电柜之间，直流配电柜位于柜体右侧；交流输出并网柜的三相输入连接功率柜的电抗器输出端和功率柜的交流侧，交流输出并网柜的三相输出连接电网，功率柜的直流侧连接直流输入配电柜的直流侧；所述的交流输出并网柜用于将功率柜逆变的交流电并入电网；功率柜用于将直流输入配电柜汇入的直流逆变为交流电。该专利文献公开的集成直流配电柜的光伏并网逆变器柜，需要单独增设直流输入配电柜，造成较大的空间结构浪费，成本高；功率柜和直流输入配电柜各自独立，不便于扩展容量；其中功率单元的结构布局不合理，不便于易损部件的安装和维护。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器，本专利技术直接将直流断路器集成到功率柜的功率单元中，并模块化设计功率单元，使得通用性和容量可扩展性增强，并对功率单元的结构进行合理优化布局，使整个光伏并网逆变器的功率单元具有结构紧凑，空间利用率高和易维护的特点。本专利技术通过下述技术方案实现：一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器，包括交流柜和功率柜，功率柜内设置有一个功率单元，其特征在于：所述功率单元包括自上而下依次设置的功率组件、直流断路器、交流接触器和LC滤波电路，所述直流断路器与功率组件连接，功率组件与LC滤波电路的输入端连接，LC滤波电路的输出端与交流接触器连接；所述交流柜包括自上而下依次设置的主控制器、第一配电板、交流断路器、第二配电板和交流滤波器，所述交流接触器与交流滤波器连接，交流滤波器与交流断路器连接；所述功率柜，用于将光伏电池产生的直流电经直流断路器后进入功率组件逆变成交流电；所述交流柜，用于将功率柜逆变的交流电并入电网。所述功率组件，用于将直流电逆变成交流电，直流断路器，用于直流进线保护。所述LC滤波电路，用于滤除交流谐波，交流接触器，用于将功率单元接入电网。所述主控制器，用于接收上位机指令，采集直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、交流断路器和直流断路器的数据，根据采集的数据及上位机给出的指令发出驱动脉冲控制功率单元工作，使直流电逆变成交流电并入电网，交流断路器，用于交流输出保护，交流滤波器，用于滤除交流谐波。还包括不间断电源，不间断电源设置在第一配电板和交流断路器之间，不间断电源，用于外部AC220V供电故障时为主控制器提供电源。所述LC滤波电路包括三相交流电抗器和交流滤波电容，三相交流电抗器一端每两相之间连接所述交流滤波电容。所述交流滤波器为交流EMC滤波器。光伏电池的直流输出端与直流断路器的输入端之间连接有直流避雷器。所述功率柜为三个，三个功率柜并排布置。本专利技术所述交流EMC滤波器，即电磁兼容性滤波器，具有较高的插入损耗，较低的泄漏电流；适用于抑制电网噪声和高谐波及开关电源所产生的噪声和高频谐波。本专利技术的工作原理如下：工作时，光伏电池产生的直流电经直流断路器后进入功率组件,功率组件将直流电逆变成基波为正弦波的交流脉冲信号,逆变后基波为正弦波的交流脉冲信号经LC滤波电路滤除谐波变成近似正弦的交流电，该近似正弦的交流电再经交流接触器进入交流柜的交流滤波器中，交流滤波器再次滤波后进入交流断路器，最后得到的交流电经过交流断路器输出并入电网。本专利技术的有益效果主要表现在以下方面：一、本专利技术，功率单元包括自上而下依次设置的功率组件、直流断路器、交流接触器和LC滤波电路，直流断路器与功率组件连接，功率组件与LC滤波电路的输入端连接，LC滤波电路的输出端与交流接触器连接；通过将直流断路器直接集成到功率柜的功率单元中，较现有技术单独配置直流输入配电柜而言，能够将功率单元进行模块化设计，将功率单元集中设置在一个功率柜里面，使得整个光伏并网逆变器只需通过增减模块化的功率柜就能够增加功率等级，扩容相当方便，能够达到50kW-1MW宽范围的功率配置效果，由于功率单元能够进行模块化设计，其结构标准化与通用性好，有利于批量化生产；交流柜包括自上而下依次设置的主控制器、第一配电板、交流断路器、第二配电板和交流滤波器，交流接触器与交流滤波器连接，交流滤波器与交流断路器连接；功率柜，用于将光伏电池产生的直流电经直流断路器后进入功率组件逆变成交流电；交流柜，用于将功率柜逆变的交流电并入电网，整个方案作为一个完整的技术方案，通过将功率柜以及交流柜里面的各部件进行合理优化布局，使整个光伏并网逆变器的功率单元具有结构紧凑，空间利用率高的特点，使得绝大部分易损部件能够从功率柜的前门实现维护，进而使整个安装和维护变得更加方便，可实现规模化低成本生产效益，通过将直流断路器直接集成到功率单元中，不仅缩减了整个光伏并网逆变器的体积和成本，并且使得光伏并网逆变器具有易维护、易维修、通用性强、容量可扩展性强、规模化成本低的特点。二、本专利技术，功率组件，用于将直流电逆变成交流电，通过将来自光伏电池的直流电逆变成基波为正弦波的交流电，为后续并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器，包括交流柜（1）和功率柜（2），功率柜（2）内设置有一个功率单元，其特征在于：所述功率单元包括自上而下依次设置的功率组件（3）、直流断路器（4）、交流接触器（5）和LC滤波电路（6），所述直流断路器（4）与功率组件（3）连接，功率组件（3）与LC滤波电路（6）的输入端连接，LC滤波电路（6）的输出端与交流接触器（5）连接；所述交流柜（1）包括自上而下依次设置的主控制器（7）、第一配电板（8）、交流断路器（9）、第二配电板（10）和交流滤波器（11），所述交流接触器（5）与交流滤波器（11）连接，交流滤波器（11）与交流断路器（9）连接；所述功率柜（2），用于将光伏电池（12）产生的直流电经直流断路器（4）后进入功率组件（3）逆变成交流电；所述交流柜（1），用于将功率柜（2）逆变的交流电并入电网。

【技术特征摘要】
1.一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器，包括交流柜（1）和功率柜（2），功率柜（2）内设置有一个功率单元，其特征在于：所述功率单元包括自上而下依次设置的功率组件（3）、直流断路器（4）、交流接触器（5）和LC滤波电路（6），所述直流断路器（4）与功率组件（3）连接，功率组件（3）与LC滤波电路（6）的输入端连接，LC滤波电路（6）的输出端与交流接触器（5）连接；所述交流柜（1）包括自上而下依次设置的主控制器（7）、第一配电板（8）、交流断路器（9）、第二配电板（10）和交流滤波器（11），所述交流接触器（5）与交流滤波器（11）连接，交流滤波器（11）与交流断路器（9）连接；所述功率柜（2），用于将光伏电池（12）产生的直流电经直流断路器（4）后进入功率组件（3）逆变成交流电；所述交流柜（1），用于将功率柜（2）逆变的交流电并入电网。2.根据权利要求1所述的一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器，其特征在于：所述功率组件（3），用于将直流电逆变成交流电，直流断路器（4），用于直流进线保护。3.根据权利要求1所述的一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器，其特征在于：所述LC滤波电路（6），用于滤除交流谐波，交流接触器（5），用于将功率单元接入电网。4.根据权利要求1所述的一种集成直流配电的模块化光伏并网逆变器，其特征在于：所述主控...

【专利技术属性】
技术研发人员：何文辉，杨嘉伟，章晓沛，李琼，唐健，胡凡荣，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51