專利名稱：用于低溫環(huán)境的逆變器及光伏系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電技術領域，尤其涉及一種適用于低溫環(huán)境的逆變器及使用該逆變器的光伏系統(tǒng)。
背景技術：
太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)即光伏系統(tǒng)由太陽能電池板、光伏并網逆變器和升壓變壓器等組成。該系統(tǒng)利用太陽能電池板將太陽能轉換為直流電，再通過光伏并網逆變器將直流電轉換為交流電，經由升壓變壓器升壓后注入到城市電網中。其中，光伏并網逆變器是太陽能發(fā)電與電網連接的橋梁，是太陽能光伏發(fā)電并網系統(tǒng)用戶不可缺少的重要組件。具體地，光伏并網逆變器包括控制模塊、連接控制模塊的電路隔離板和連接電路隔離板的功率轉換模塊。其中，所述控制模塊發(fā)出用于啟動功率轉換模塊的控制信號(5V)至所述電路隔離板，電路隔離板將控制信號(5V)進行隔離輸出15V的控制信號至所述功率轉換模塊， 功率轉換模塊接收15V的控制信號后啟動并將太陽能電池板上的直流電轉換為交流電輸出至升壓變壓器，進而將升壓后的交流電輸入至城市電網。目前，光伏系統(tǒng)主要應用于氣溫較低的環(huán)境，如新疆、內蒙古、甘肅等地。故需要保證上述光伏系統(tǒng)在低溫環(huán)境下正常運行，而光伏系統(tǒng)正常運行的關鍵是光伏并網逆變器的正常啟動和正常運行。由于現有技術中光伏并網逆變器內的功率轉換模塊只適用于常溫環(huán)境，其要求在0°c以上的環(huán)境中，而在低溫環(huán)境中(如o°c以下)光伏并網逆變器無法正常啟動，或者啟動后無法正常運行，進而嚴重影響太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。鑒于此，如何使光伏并網逆變器適用于低溫環(huán)境成為當前需要解決的技術問題。

發(fā)明內容
針對現有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種用于低溫環(huán)境的逆變器，能夠實現在低溫環(huán)境下正常運行；以及本發(fā)明還提供一種使用上述逆變器的光伏系統(tǒng)，該光伏系統(tǒng)在低溫環(huán)境下能夠保證其發(fā)電效率。本發(fā)明提供的用于低溫環(huán)境的逆變器包括控制模塊、連接所述控制模塊的電路隔離板和連接所述電路隔離板的功率轉換模塊，還包括，用于檢測所述功率轉換模塊的溫度的連接于所述控制模塊的第一溫度檢測模塊， 以及，用于對所述功率轉換模塊進行加熱的連接于所述控制模塊的第一加熱模塊；其中，若所述控制模塊啟動，則所述第一溫度檢測模塊檢測所述功率轉換模塊的溫度，所述控制模塊根據檢測的所述功率轉換模塊的溫度判斷所述功率轉換模塊能否正常啟動和/或正常運行，若所述功率轉換模塊未正常啟動和/或正常運行，則啟動第一加熱模塊。根據本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供一種光伏系統(tǒng)，包括太陽能電池板和本發(fā)明中提及的任一逆變器，該逆變器連接所述太陽能電池板，并將所述太陽能電池板的直流電轉換為電網傳輸的交流電。本發(fā)明提供的逆變器能夠在低溫環(huán)境中正常的啟動及正常運行，該逆變器設計合理、使用方便，有效解決了現有技術中的光伏并網逆變器在低溫條件下無法正常工作的問題，同時提高了光伏系統(tǒng)即太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明中逆變器第一實施例的結構示意圖；圖2為本發(fā)明中逆變器第二實施例的結構示意圖；圖3為本發(fā)明中逆變器第三實施例的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明提供一種用于低溫環(huán)境的逆變器，通過對逆變器內部的功率轉換模塊進行加熱實現逆變器啟動階段的正常工作，使得逆變器的啟動時間縮短，轉換效率提高，進而使得采用該逆變器的光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率提高。參考圖1所示，圖1示出了本發(fā)明中逆變器第一實施例的結構示意圖；處于低溫環(huán)境中的逆變器10包括控制模塊101、電路隔離板102、功率轉換模塊103、第一溫度檢測模塊104和第一加熱模塊105。其中，電路隔離板102連接于控制模塊101，用于接收控制模塊101發(fā)出的啟動功率轉換模塊103的控制信號(該控制信號可為5V的弱電信號)；功率轉換模塊103連接于電路隔離板102，其接收電路隔離板102隔離后的用于啟動其運行的控制信號(該控制信號可為15V的弱電信號)。與此同時，在控制模塊101啟動時，連接控制模塊101的第一溫度檢測模塊104開始檢測功率轉換模塊103的溫度，控制模塊101根據檢測到的功率轉換模塊103的溫度判斷功率轉換模塊103能否正常啟動和/或正常運行 (如下所述的功率轉換模塊103未正常啟動和/或正常運行可為該功率轉換模塊103的檢測溫度低于第一預設溫度)，若功率轉換模塊103未正常啟動和/或正常運行，則啟動第一加熱模塊105。具體地，可采用檢測的功率轉換模塊103的溫度與第一預設溫度比較，若檢測的功率轉換模塊103的溫度小于所述第一預設溫度，則功率轉換模塊103未正常啟動和/或正常運行，進而需要啟動第一加熱模塊105對功率轉換模塊103進行加熱，以便功率轉換模塊103的溫度可達到正常啟動/正常運行的第一預設溫度，保證逆變器10內部的功率轉換模塊103較快啟動，且能夠正常運行，進而可提高逆變器10的轉換效率，使得光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率也提高了。應了解的是，若第一溫度檢測模塊104檢測的功率轉換模塊103的溫度大于等于第一預設溫度，可知，功率轉換模塊103處于可正常啟動環(huán)境，故不需要啟動第一加熱模塊105。當然，本實施例中的第一預設溫度可選自零下25攝氏度至0攝氏度之間的任一數值，如上述第一預設溫度可為零下10攝氏度，其具體的設定根據逆變器10實際的運行環(huán)境進行設定，上述說明僅為實例性的。參照圖2所示，圖2示出了本發(fā)明中逆變器第二實施例的結構示意圖；本實施例中逆變器20相對比于第一實施例中的逆變器10來說，該逆變器20還可包括用于連接于控制模塊201的第二加熱模塊207，該第二加熱模塊207用于對控制模塊201加熱，其中第二加熱模塊207和第一加熱模塊205可同時啟動或關閉。當控制模塊201啟動時，連接控制模塊201的第一溫度檢測模塊204開始檢測功率轉換模塊203和/或電路隔離板202的溫度，控制模塊201根據檢測到的功率轉換模塊203的溫度判斷是否需要啟動第一加熱模塊 205和第二加熱模塊207。應了解的是，具體的電路結構中，第一溫度檢測模塊204檢測的溫度可反應整個逆變器20內部的環(huán)境溫度，另外實際電路結構中的電路隔離板202和功率轉換模塊203位置非常接近，故本實施例中設置一個第一溫度檢測模塊204，以便可檢測整個逆變器20內部的溫度。優(yōu)選地，該第一溫度檢測模塊204可以同時檢測到電路隔離板202和/或功率轉換模塊203的溫度，使得控制模塊201可依據第一溫度檢測模塊204檢測的溫度與第一預設溫度比較，是否需要啟動第一加熱模塊205和第二加熱模塊207。若啟動第一加熱模塊205和第二加熱模塊207，則第一加熱模塊205可同時對功率轉換模塊203和電路隔離板 202進行加熱，而實際電路中距離功率轉換模塊203較遠的控制模塊201可設置第二加熱模塊207用于對其控制模塊201進行加熱，以使低溫環(huán)境中的控制模塊201正常運行。當然，本實施例中第一溫度檢測模塊204檢測的溫度與第一預設溫度的比較方式可參照第一實施例中的比較方式，本實施例僅為實例性的說明。需要說明的是，本實施例中針對控制模塊201的第二加熱模塊207，與針對功率轉換模塊203設置的第一溫度檢測模塊204和第一加熱模塊205均是獨立運行的。即控制模塊201在啟動時，第一溫度檢測模塊204檢測功率轉換模塊203的溫度，以使控制模塊201 依據第一溫度檢測模塊204檢測的溫度判斷是否需要啟動第一加熱模塊205和第二加熱模塊207。本實施例中的功率轉換模塊203可為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或智能功率模塊 (IPM)。控制模塊201可以為數字信號處理器也可以為單片機或其它微處理器。進一步地，第一溫度檢測模塊204可以選用能夠測量溫度的電阻式傳感器對功率轉換模塊203的溫度進行檢測。優(yōu)選地，該電阻式傳感器將檢測的信號可通過逆變器20內連接于控制模塊201的調節(jié)模塊(圖中未示出)進行轉換，如調節(jié)模塊可將所述電阻式傳感器檢測的反應溫度的信號轉換為電壓信號并發(fā)送至控制模塊201，控制模塊201依據電壓信號判斷當前溫度是否低于第一預設溫度。當然，調節(jié)模塊可以設置在逆變器內部，也可以集成于控制模塊內，其具體位置和數量可依據逆變器的實際結構設置。參考圖3所示，圖3示出了本發(fā)明中逆變器第三實施例的結構示意圖，本實施例中的逆變器30適用于低溫潮濕的環(huán)境，如圖3所示，相對比第一實施例中的逆變器10來說， 逆變器30還可包括連接控制模塊301的濕度檢測模塊308，其用于檢測功率轉換模塊303 區(qū)域的濕度。其中，控制模塊301啟動后，濕度檢測模塊308開始檢測功率轉換模塊303區(qū)域的濕度，根據檢測的功率轉換模塊303區(qū)域的濕度判斷所述功率轉換模塊303能否正常運行，若功率轉換模塊303未正常運行，則啟動第一加熱模塊305。當然，可采用將功率轉換模塊303區(qū)域的濕度與預設濕度值比較，若功率轉換模塊303區(qū)域的濕度小于所述預設濕度值，則功率轉換模塊303未正常運行，啟動第一加熱模塊305對其進行加熱。應了解的是，本實施例中對功率轉換模塊303同時還設置了檢測功率轉換模塊 303溫度的第一溫度檢測模塊304。第一溫度檢測模塊304和濕度檢測模塊308分別獨立的對功率轉換模塊303進行檢測，只要檢測到的功率轉換模塊303的溫度和濕度中的任一項不滿足該功率轉換模塊303正常啟動和/或正常運行的條件，控制模塊301均可啟動第一加熱模塊305對其進行加熱。本實施例中的逆變器30適用于低溫潮濕的環(huán)境，并能夠保證逆變器30的轉換效率。當然，在實際的電路結構中，濕度檢測模塊308檢測的功率轉換模塊303區(qū)域的濕度可反映整個逆變器內部環(huán)境的濕度，故在本實施例中的逆變器30也可以類似于第二實施例中的逆變器20中的結構，如可對逆變器30的控制模塊301設置相應的第二加熱模塊。 當第一溫度檢測模塊304和濕度檢測模塊308分別檢測的溫度和濕度中的任一不滿足要求時，控制模塊301可啟動第一加熱模塊305和第二加熱模塊，以保證第一加熱模塊305可對電路隔離板302和功率轉換模塊303加熱、第二加熱模塊可對控制模塊301加熱，使得逆變器內部的控制模塊301、電路隔離板302和功率轉換模塊303均能夠正常運行。本實施例只是舉例說明濕度檢測模塊308的設置，其具體在逆變器30內部的位置可依據實際的電路結構設置。需要說明的是，當逆變器中的控制模塊、電路隔離板和功率轉換模塊距離相近時， 可以將第一加熱模塊和第二加熱模塊進行合并，同時對控制模塊、電路隔離板和功率轉換模塊進行加熱，由此可節(jié)省逆變器的成本。另外，逆變器中設置第一加熱模塊和第二加熱模塊的目的是保證控制模塊、電路隔離板和功率轉換模塊的正常啟動和/或正常運行，當逆變器正常運行之后，可不再使用上述的第一加熱模塊和第二加熱模塊。當然，本發(fā)明中的逆變器包含的上述任一功能模塊只是示意性的說明，對于逆變器可包含的其他的功能模塊本發(fā)明均不對其進行限制，如實際電路結構中，升壓變壓器也可屬于逆變器內部結構的一部分等。另外，本發(fā)明還提供一種光伏系統(tǒng)，該光伏系統(tǒng)包括太陽能電池板，逆變器、升壓變壓器和城市電網等。其中，采用本發(fā)明中任一實施例提供的逆變器連接所述太陽能電池板，并將所述太陽能電池板的直流電轉換為交流電，經由升壓變壓器升壓后將滿足光伏系統(tǒng)發(fā)電要求的交流電輸入城市電網。上述光伏系統(tǒng)可應用于潮濕低溫的環(huán)境，使逆變器正常啟動以最大限度地將直流電轉換為交流電，提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種用于低溫環(huán)境的逆變器，包括控制模塊、連接所述控制模塊的電路隔離板和連接所述電路隔離板的功率轉換模塊，其特征在于，所述逆變器還包括連接于所述控制模塊的第一溫度檢測模塊，用于檢測所述功率轉換模塊的溫度； 連接于所述控制模塊的第一加熱模塊，用于對所述功率轉換模塊進行加熱； 其中，若所述控制模塊啟動，則所述第一溫度檢測模塊檢測所述功率轉換模塊的溫度， 所述控制模塊根據檢測的所述功率轉換模塊的溫度判斷所述功率轉換模塊能否正常啟動和/或正常運行，若所述功率轉換模塊未正常啟動和/或正常運行，則啟動第一加熱模塊。
2.根據權利要求1所述的用于低溫環(huán)境的逆變器，其特征在于，所述控制模塊根據檢測的所述功率轉換模塊的溫度判斷所述功率轉換模塊能否正常啟動和/或正常運行，包括，將所述功率轉換模塊的溫度與第一預設溫度比較，若所述功率轉換模塊的溫度小于所述第一預設溫度，則所述功率轉換模塊未正常啟動和/或正常運行。
3.根據權利要求2所述的用于低溫環(huán)境的逆變器，其特征在于，所述第一預設溫度選自零下25攝氏度至0攝氏度之間的任一數值。
4.根據權利要求1所述的用于低溫環(huán)境的逆變器，其特征在于，所述逆變器還包括 連接于所述控制模塊的濕度檢測模塊，用于檢測所述功率轉換模塊區(qū)域的濕度； 其中，若所述控制模塊啟動，則所述濕度檢測模塊檢測所述功率轉換模塊區(qū)域的濕度，所述控制模塊根據檢測的所述功率轉換模塊區(qū)域的濕度判斷所述功率轉換模塊能否正常運行，若所述功率轉換模塊未正常運行，則啟動第一加熱模塊。
5.根據權利要求4所述的用于低溫環(huán)境的逆變器，其特征在于，所述控制模塊根據檢測的所述功率轉換模塊區(qū)域的濕度判斷所述功率轉換模塊能否正常運行，包括，將所述功率轉換模塊區(qū)域的濕度與預設濕度值比較，若所述功率轉換模塊區(qū)域的濕度小于所述預設濕度值，則所述功率轉換模塊未正常運行。
6.根據權利要求1或4所述的用于低溫環(huán)境的逆變器，其特征在于，所述逆變器還包括連接于所述控制模塊的第二加熱模塊，用于對所述控制模塊進行加熱； 其中，所述第一加熱模塊和所述第二加熱模塊同時啟動或關閉。
7.根據權利要求1所述的用于低溫環(huán)境的逆變器，其特征在于，所述第一溫度檢測模塊為電阻式傳感器。
8.根據權利要求7所述的用于低溫環(huán)境的逆變器，其特征在于，所述逆變器還包括連接于所述控制模塊的調節(jié)模塊，所述調節(jié)模塊用于將所述電阻式傳感器檢測的電阻信號轉換為電壓信號以發(fā)送至所述控制模塊。
9.根據權利要求1所述的用于低溫環(huán)境的逆變器，其特征在于，所述功率轉換模塊為智能功率模塊或絕緣柵雙極晶體管。
10.一種光伏系統(tǒng)，包括太陽能電池板，其特征在于，還包括如權利要求1至9任一項所述的用于低溫環(huán)境的逆變器，所述逆變器連接所述太陽能電池板，并將所述太陽能電池板的直流電轉換為電網傳輸的交流電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于低溫環(huán)境的逆變器及光伏系統(tǒng)，其中，逆變器包括控制模塊、連接所述控制模塊的電路隔離板和連接所述電路隔離板的功率轉換模塊，連接于所述控制模塊的第一溫度檢測模塊，用于檢測所述功率轉換模塊的溫度；連接于所述控制模塊的第一加熱模塊，用于對所述功率轉換模塊進行加熱；若所述控制模塊啟動，則所述第一溫度檢測模塊檢測所述功率轉換模塊的溫度，根據檢測的所述功率轉換模塊的溫度判斷所述功率轉換模塊能否正常啟動和/或正常運行，若所述功率轉換模塊未正常啟動和/或正常運行，則啟動第一加熱模塊。上述逆變器能夠在低溫環(huán)境中正常啟動及正常工作，并能夠有效提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。
文檔編號H02M7/42GK102468776SQ20101053086
公開日2012年5月23日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權日2010年10月29日
發(fā)明者司軍民, 吳曉威, 張梅, 張紅衛(wèi), 李學亮, 李寶恩, 白代兵, 趙涵 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司