本發(fā)明主要涉及光伏逆變器系統(tǒng)，具體涉及一種模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、當前行業(yè)中集中式光伏逆變器系統(tǒng)的直流輸入電壓等級不超過1500v。近年來，隨著光伏系統(tǒng)技術(shù)、材料技術(shù)的不斷創(chuàng)新，光伏板效率、材料及器件絕緣等級等技術(shù)的突破，為發(fā)展下一代更高直流電壓等級逆變器及系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。

2、隨著dc?1500v集中式逆變器系統(tǒng)的不斷應用與發(fā)展，逆變器單柜功率等級已基本到頂，目前市場上主流集中式光伏逆變器其內(nèi)部設(shè)置兩組逆變單元，單個逆變器機柜的變流功率多為2×1.562＝3.125wm。針對地形、地勢越來越復雜的大方陣光伏電站，這種單柜大功率的逆變器系統(tǒng)，無法靈活、高效的滿足大方陣光伏電站的差異化功率需求。另外，集中式逆變器柜內(nèi)集成兩組逆變單元，當一組逆變單元發(fā)生起火等故障時，故障易波及到另一組逆變單元，或?qū)σ唤M單元維護時，也需對另一組單元進行停機保護。

3、目前主流的dc?1500v集中式逆變器系統(tǒng)，均采用直流接線腔與變流系統(tǒng)一體式的布局設(shè)計，在逆變器柜體內(nèi)單獨設(shè)置一個或兩個直流接線腔體，用于承接與匯流從外部多個匯流箱側(cè)輸出的直流支路輸入電路。本專利申請人根據(jù)集中式光伏系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，光伏逆變器系統(tǒng)運行過程中發(fā)生拉弧、起火等重大故障，很大一部分比例分布在直流接線腔，主要原因為逆變器系統(tǒng)在電站現(xiàn)場的施工過程中，很難管控外包作業(yè)人員嚴格按照規(guī)范接線與操作，以至留下安全隱患，且故障時直流支路輸入電路上無檢測和自動跳電保護裝置。而對于更高電壓等級的dc?2000v光伏逆變器系統(tǒng)，逆變器內(nèi)部發(fā)生絕緣失效、拉弧起火的風險更高。而且一體式布局的集中式光伏逆變器內(nèi)直流接線腔發(fā)生起火時，火勢容易快速蔓延，燒毀整個逆變器系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種安全性高、可快速組合成不同功率的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

3、一種模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，包括直流接線柜、橋架、銅排組件和高壓逆變器柜；所述銅排組件位于所述橋架內(nèi)部且兩端分別連接直流接線柜和高壓逆變器柜；所述高壓逆變器柜位于所述橋架的頂面；所述直流接線柜與高壓逆變器柜之間間隔布置。

4、作為上述技術(shù)方案的進一步改進：

5、所述直流接線柜的一側(cè)設(shè)置有l(wèi)型腔體，所述l型腔體的一邊位于直流接線柜的背面，所述l型腔體的另一邊的一端則與橋架對接；所述銅排組件從橋架穿過l型腔體與所述直流接線柜相連，進而實現(xiàn)直流接線柜與高壓逆變器柜之間的間隔布置。

6、所述直流接線柜內(nèi)設(shè)有多組直流輸入支路，各組直流輸入支路在直流接線柜內(nèi)橫向依次排開分布；各組直流輸入支路均包括正極支路輸入銅排、負極支路輸入銅排、開關(guān)模塊、正極支路輸出銅排和負極支路輸出銅排；所述正極支路輸入銅排和負極支路輸入銅排與所述開關(guān)模塊的一端相連，所述正極支路輸出銅排和負極支路輸出銅排的一端與所述開關(guān)模塊的另一端相連；所述正極支路輸出銅排和負極支路輸出銅排的另一端分別與正極匯流銅排和負極匯流銅排相連。

7、所述正極支路輸出銅排上設(shè)置有電流傳感器，用于實時檢測電流；所述開關(guān)模塊與電流傳感器相連，用于在電流超過預設(shè)閾值時斷開所述開關(guān)模塊。

8、所述銅排組件包括正極輸出銅排和負極輸出銅排，所述正極輸出銅排和負極輸出銅排均位于l型腔體內(nèi)；所述正極輸出銅排和負極輸出銅排的一端分別與正極匯流銅排和負極匯流銅排相連，所述正極輸出銅排和負極輸出銅排的另一端分別與橋架內(nèi)的銅排組件連接。

9、所述l型腔體的兩端連接面均設(shè)計有連接法蘭和用于穿螺栓的過孔，所述l型腔體的一端通過螺栓與直流接線柜的后門板連接，另一端與橋架側(cè)壁連接。

10、所述l型腔體兩端連接法蘭的法蘭面設(shè)有密封條。

11、所述橋架呈箱體狀，所述橋架的左右兩側(cè)以及頂部均設(shè)置有一個以上的用于貫穿銅排的第一安裝接口；所述橋架的正面或/和后面設(shè)置有維護通道；所述橋架頂面的邊角設(shè)有安裝凸臺，所述橋架底面的四個邊角各設(shè)置一個加強安裝板，所述橋架的正面和后面設(shè)置有連接凸臺。

12、所述橋架上設(shè)有出風罩，所述出風罩的底面設(shè)置有若干通風密孔用于出風；所述出風罩內(nèi)部設(shè)置有兩塊錯開分布的隔板，用于在出風罩內(nèi)部作用形成一條風道迷宮，以阻止外部雨水經(jīng)由通風密孔進入橋架內(nèi)。

13、所述直流接線柜和橋架之間設(shè)有散熱通道，所述直流接線柜的柜門上設(shè)有軸流風機；外部冷風經(jīng)由柜門上的軸流風機吸入至直流接線柜內(nèi)，并流經(jīng)直流接線柜內(nèi)部器件、銅排周邊帶走熱量，最后熱風從直流接線柜的后門板上的開孔處流入l型腔體內(nèi)，最后流向橋架內(nèi)對銅排組件進行強迫風冷散熱，熱風最終由橋架側(cè)面處設(shè)置的出風罩流出。

14、所述高壓逆變器柜內(nèi)設(shè)置有兩個相互獨立的散熱風道，分別為主風道和輔風道；所述主風道的冷風從柜體頂部進風罩處進入柜內(nèi)，通過頂部離心風機驅(qū)動冷風自上而下對高壓逆變器柜內(nèi)的器件散熱，最后從高壓逆變器柜的底部流出。

15、所述輔風道的冷風通過高壓逆變器柜的柜門上的風機驅(qū)動從熱交換器內(nèi)側(cè)上方開口流出，經(jīng)高壓逆變器柜內(nèi)循環(huán)一周帶走器件產(chǎn)生的熱量，再從換熱器柜內(nèi)側(cè)下方入口回到換熱器內(nèi)，并在換熱器芯體處與外循環(huán)風道進行熱量交換。

16、當所述直流接線柜、橋架和高壓逆變器柜為多個時，多個高壓逆變器柜并排布置在對應橋架的上方，各直流接線柜并排布置在多個高壓逆變器柜的一側(cè)。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

18、本發(fā)明支持dc?2000v電壓等級的輸入輸出電流，通過高電壓等級可降低交直流側(cè)線損及變壓器低壓側(cè)繞組損耗，有效提升電站的系統(tǒng)效率，降低發(fā)電成本。

19、本發(fā)明的高壓逆變器柜只配置一組逆變單元，單柜獨立運行；當逆變單元或系統(tǒng)發(fā)生故障時，只需單獨維護獨立的高壓逆變器柜體或直流接線柜，其他逆變單元正常工作，大大減小故障影響范圍。

20、本發(fā)明的高壓逆變器柜采用模塊化設(shè)計方法，設(shè)置標準的電氣接口與機械接口，可根據(jù)差異化需求，模塊化并聯(lián)多個高壓逆變器柜，快速實現(xiàn)1～1.7wm、1.7～3.4wm、3.4～5.0wm三個功率區(qū)間配置的覆蓋，更加靈活的適應不同地形、地勢的大方陣光伏電站，提供經(jīng)濟性。

21、本發(fā)明采用分體式布局設(shè)計方案，直流接線柜與光伏逆變器柜在空間布局上隔離一定的安全距離；當直流接線柜發(fā)生起火時，避免火勢輕易蔓延至高壓逆變器柜，很好的保護逆變器后端核心器件，大大降低故障損失。

22、本發(fā)明中的直流接線柜中各支路都設(shè)置有電流傳感器和直流塑殼開關(guān)，可實時檢測直流支路故障，并自動跳電保護，避免發(fā)生持續(xù)拉弧，大大降低發(fā)生起火等重大故障的概率。

23、本發(fā)明采用分體式布局設(shè)計、具備高安全性、可快速組合成不同功率的光伏逆變系統(tǒng)。相比目前市場上主流的集中式光伏逆變器，本發(fā)明具備支持更高直流輸入電壓等級、更低綜合成本、更高收益率、更高安全性、更快響應市場差異化需求等優(yōu)勢。

技術(shù)特征：

1.一種模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，包括直流接線柜(1)、橋架(3)、銅排組件(4)和高壓逆變器柜(2)；所述銅排組件(4)位于所述橋架(3)內(nèi)部且兩端分別連接直流接線柜(1)和高壓逆變器柜(2)；所述高壓逆變器柜(2)位于所述橋架(3)的頂面；所述直流接線柜(1)與高壓逆變器柜(2)之間間隔布置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述直流接線柜(1)的一側(cè)設(shè)置有l(wèi)型腔體(1012)，所述l型腔體(1012)的一邊位于直流接線柜(1)的背面，所述l型腔體(1012)的另一邊的一端則與橋架(3)對接；所述銅排組件(4)從橋架(3)穿過l型腔體(1012)與所述直流接線柜(1)相連，進而實現(xiàn)直流接線柜(1)與高壓逆變器柜(2)之間的間隔布置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述直流接線柜(1)內(nèi)設(shè)有多組直流輸入支路，各組直流輸入支路在直流接線柜(1)內(nèi)橫向依次排開分布；各組直流輸入支路均包括正極支路輸入銅排(101)、負極支路輸入銅排(102)、開關(guān)模塊(103)、正極支路輸出銅排(104)和負極支路輸出銅排(106)；所述正極支路輸入銅排(101)和負極支路輸入銅排(102)與所述開關(guān)模塊(103)的一端相連，所述正極支路輸出銅排(104)和負極支路輸出銅排(106)的一端與所述開關(guān)模塊(103)的另一端相連；所述正極支路輸出銅排(104)和負極支路輸出銅排(106)的另一端分別與正極匯流銅排(108)和負極匯流銅排(107)相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述正極支路輸出銅排(104)上設(shè)置有電流傳感器(105)，用于實時檢測電流；所述開關(guān)模塊(103)與電流傳感器(105)相連，用于在電流超過預設(shè)閾值時斷開所述開關(guān)模塊(103)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述銅排組件(4)包括正極輸出銅排(1010)和負極輸出銅排(1011)，所述正極輸出銅排(1010)和負極輸出銅排(1011)均位于l型腔體(1012)內(nèi)；所述正極輸出銅排(1010)和負極輸出銅排(1011)的一端分別與正極匯流銅排(108)和負極匯流銅排(107)相連，所述正極輸出銅排(1010)和負極輸出銅排(1011)的另一端分別與橋架(3)內(nèi)的銅排組件(4)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述l型腔體(1012)的兩端連接面均設(shè)計有連接法蘭和用于穿螺栓的過孔，所述l型腔體(1012)的一端通過螺栓與直流接線柜(1)的后門板連接，另一端與橋架(3)側(cè)壁連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述l型腔體(1012)兩端連接法蘭的法蘭面設(shè)有密封條。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述橋架(3)呈箱體狀，所述橋架(3)的左右兩側(cè)以及頂部均設(shè)置有一個以上的用于貫穿銅排的第一安裝接口(304)；所述橋架(3)的正面或/和后面設(shè)置有維護通道(306)；所述橋架(3)頂面的邊角設(shè)有安裝凸臺(307)，所述橋架(3)底面的四個邊角各設(shè)置一個加強安裝板(309)，所述橋架(3)的正面和后面設(shè)置有連接凸臺(3010)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述橋架(3)上設(shè)有出風罩(303)，所述出風罩(303)的底面設(shè)置有若干通風密孔(3031)用于出風；所述出風罩(303)內(nèi)部設(shè)置有兩塊錯開分布的隔板(3032)，用于在出風罩(303)內(nèi)部作用形成一條風道迷宮，以阻止外部雨水經(jīng)由通風密孔(3031)進入橋架(3)內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述直流接線柜(1)和橋架(3)之間設(shè)有散熱通道，所述直流接線柜(1)的柜門上設(shè)有軸流風機(109)；外部冷風經(jīng)由柜門上的軸流風機(109)吸入至直流接線柜(1)內(nèi)，并流經(jīng)直流接線柜(1)內(nèi)部器件、銅排周邊帶走熱量，最后熱風從直流接線柜(1)的后門板上的開孔處流入l型腔體(1012)內(nèi)，最后流向橋架(3)內(nèi)對銅排組件(4)進行強迫風冷散熱，熱風最終由橋架(3)側(cè)面處設(shè)置的出風罩(303)流出。

11.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓逆變器柜(2)內(nèi)設(shè)置有兩個相互獨立的散熱風道，分別為主風道(201)和輔風道(202)；所述主風道(201)的冷風從柜體頂部進風罩處進入柜內(nèi)，通過頂部離心風機驅(qū)動冷風自上而下對高壓逆變器柜(2)內(nèi)的器件散熱，最后從高壓逆變器柜(2)的底部流出。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，所述輔風道(202)的冷風通過高壓逆變器柜(2)的柜門上的風機(205)驅(qū)動從熱交換器內(nèi)側(cè)上方開口流出，經(jīng)高壓逆變器柜(2)內(nèi)循環(huán)一周帶走器件產(chǎn)生的熱量，再從換熱器(204)柜內(nèi)側(cè)下方入口回到換熱器(204)內(nèi)，并在換熱器(204)芯體處與外循環(huán)風道(203)進行熱量交換。

13.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，當所述直流接線柜(1)、橋架(3)和高壓逆變器柜(2)為多個時，多個高壓逆變器柜(2)并排布置在對應橋架(3)的上方，各直流接線柜(1)并排布置在多個高壓逆變器柜(2)的一側(cè)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種模塊化分體式光伏逆變系統(tǒng)，包括直流接線柜、橋架、銅排組件和高壓逆變器柜；所述銅排組件位于所述橋架內(nèi)部且兩端分別連接直流接線柜和高壓逆變器柜；所述高壓逆變器柜位于所述橋架的頂面；所述直流接線柜與高壓逆變器柜之間間隔布置。本發(fā)明通過高電壓等級可降低交直流側(cè)線損及變壓器低壓側(cè)繞組損耗，有效提升電站的系統(tǒng)效率，降低發(fā)電成本。本發(fā)明采用分體式布局設(shè)計方案，直流接線柜與光伏逆變器柜在空間布局上隔離一定的安全距離，大大降低故障損失。本發(fā)明采用分體式布局設(shè)計、具備高安全性、可快速組合成不同功率的光伏逆變系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：尚敬,張雷勵,焦畢,廖遠輝,廖驍林,彭子燦,唐洲,楊奎,劉斐,匡彥,曹磊,文華
受保護的技術(shù)使用者：株洲中車時代電氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10