CN214280955U - 一种中压光伏逆变***及光伏发电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于光伏技术领域，提供了一种中压光伏逆变***及光伏发电***，中压光伏逆变***包括逆变单元、电流采样单元、升压变压器、高压滤波单元、及并网开关；逆变单元的输入端与直流母线连接，逆变单元的输出端与升压变压器的初级侧连接；升压变压器的次级侧与高压滤波单元及并网开关一侧连接，并网开关另一侧连接至中压电力***；电流采样单元连接于升压变压器的初级侧或次级侧。本实用新型中提供的中压光伏逆变***，解决了现有中压光伏逆变***中升压变压器空载损耗的问题。

Description

一种中压光伏逆变***及光伏发电***

技术领域

本实用新型属于光伏技术领域，尤其涉及一种中压光伏逆变***及光伏发电***。

背景技术

随着光伏行业的不断发展，逆变器的功率等级和***等级不断增大。为了增加***的安全性、降低***损耗，逆变器行业对中压***的关注度不断增加。

参照图5及图6所示，其传统中压逆变***具体由低压侧逆变器***和中压侧升压变压器***两个单元共同组成。其中低压侧***主要由逆变器、逆变电感L1、电感电流采样霍尔HALL1、滤波电容C1和低压输出框架断路器CB1或低压交流熔丝F1配合交流负荷开关SW1共同组成。中压侧***主要由升压变压器T1和高压开关CB2组成。其中，现有高压开关CB2为一个非常大的装置，一般需要很大的力气才能合上，同时中压电网的电压较高(电压为KV级，如10KV，20KV，35KV等)，使得存在一定的危险性，因此现场不允许人员轻易对高压开关CB2进行开合，此时高压开关CB2处于长期闭合状态。

然而上述中压逆变***中存在一定的弊端，其由于光伏***的特殊性，在夜间或阴天等光照微弱的情况下，光伏***无法产生电能处于待机状态，此时逆变器***不工作，但是由于高压开关CB2一直处于闭合状态，使得升压变压器T1在夜间持续空载运行，此时存在很大的空载损耗。同时中压逆变***并网发电过程中，当中压电网断电时，其升压变压器T1原边漏感会使逆变器输出端口产生高压，使得可能对逆变器造成损坏。同时传统逆变器***及升压变压器***分别由各个生厂商单独生产，相互之间互不干涉，其中压逆变***通过电气连接的方式将传统逆变器***及升压变压器***进行接线连接，使得其集成程度较低，且传统中压逆变***中使用大量的低压器件，使得造成成本高昂等一系列问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种中压光伏逆变***，旨在解决现有中压光伏逆变***中升压变压器空载损耗的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种中压光伏逆变***，包括：

逆变单元、电流采样单元、升压变压器、高压滤波单元、及并网开关；

所述逆变单元的输入端与直流母线连接，所述逆变单元的输出端与所述升压变压器的初级侧连接；

所述升压变压器的次级侧与所述高压滤波单元及所述并网开关一侧连接，所述并网开关另一侧连接至中压电力***；

所述电流采样单元连接于所述升压变压器的初级侧或次级侧。

更进一步的，所述并网开关为高压输出框架断路器，或，高压交流负荷开关结合高压交流熔丝；

所述高压交流熔丝与所述升压变压器的次级侧连接，所述高压交流负荷开关与所述并网开关连接。

更进一步的，所述升压变压器采用星角接线方式。

更进一步的，所述升压变压器包括主铁芯、副铁芯、初级侧绕组和次级侧绕组，所述初级侧绕组绕制于所述主铁芯和所述副铁芯组成的绕置铁芯上，所述次级侧绕组绕制于所述主铁芯上。

更进一步的，所述***还包括滤波电感，所述滤波电感连接于所述逆变单元和所述升压变压器的初级侧之间。

更进一步的，所述电流采样单元为霍尔电流传感器。

更进一步的，所述逆变单元为两电平逆变器、三电平逆变器、或五电平逆变器。

更进一步的，所述逆变单元为三相全桥IGBT逆变器。

本实用新型另一实施例还提供一种光伏发电***，所述***包括：

光伏***；

与所述光伏***连接的如上述所述的中压光伏逆变***；及

与所述中压光伏逆变***连接的中压电力***。

本实用新型实施例提供的中压光伏逆变***，通过将传统的中压逆变***中必须的中压组成部分纳入到了逆变部分中，使得将逆变单元、升压变压器及并网开关进行集成一体，此时该中压光伏逆变***不再需要传统逆变器***中的低压输出框架断路器或低压交流熔丝配合交流负荷开关，因此只需通过控制并网开关的通断既可实现中压并网，此时在夜间或阴天，逆变单元处于待机状态时，通过控制并网开关断开，使得升压变压器与中压电力***断开，从而不会在待机状态下消耗中压电力***的能量，使得消除了升压变压器待机时的空载损耗，解决了现有中压光伏逆变***中升压变压器空载损耗的问题。同时该中压光伏逆变***不再需要传统逆变器***中的低压输出框架断路器或低压交流熔丝配合交流负荷开关，相比于传统方案中控制低压输出框架断路器通断及控制高压开关通断的方式，有效的提高了***集成程度以及节省了***成本。同时由于逆变单元、升压变压器及并网开关集成一体，使得将升压变压器的电流纳入到***调节环路中，解决了传统中压电网断电引发的高压损毁逆变器的问题；同时由于升压变压器所产生的漏感可用于充当滤波电感，使得中压光伏逆变***可节省滤波电感的成本，节省了***成本。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的中压光伏逆变***的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的中压光伏逆变***的结构示意图；

图3是本实用新型又一实施例提供的中压光伏逆变***的结构示意图；

图4是本实用新型再一实施例提供的中压光伏逆变***中升压变压器的结构示意图；

图5是现有一中压光伏逆变***的结构示意图；

图6是现有另一中压光伏逆变***的结构示意图。

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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型通过将逆变单元、电流采样单元、升压变压器、高压滤波单元及并网开关进行集成一体，使得减少了传统逆变器***中的低压输出框架断路器，节省了***成本；且通过控制并网开关的通断既可实现中压并网，使得在夜间或阴天，通过控制并网开关断开，即可实现升压变压器与中压电力***断开，从而不会在待机状态下消耗中压电力***的能量，使得消除了升压变压器待机时的空载损耗，解决了现有中压光伏逆变***中升压变压器空载损耗的问题；同时由于将升压变压器的电流纳入到***调节环路中，此时通过电流采样单元可采集***总电流，并相应的进行安全保护，解决了传统中压电网断电引发的高压损毁逆变器的问题；同时由于升压变压器所产生的漏感可用于充当滤波电感，使得中压光伏逆变***可节省滤波电感的成本，节省了***成本。

实施例一

请参阅图1，是本实用新型实施例提供的中压光伏逆变***的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，本实用新型实施例提供的中压光伏逆变***包括：

逆变单元20、电流采样单元30、升压变压器40、高压滤波单元50、及并网开关60；

逆变单元20的输入端与直流母线连接，逆变单元20的输出端与升压变压器40的初级侧连接，逆变单元20用于将直流母线的直流电逆变为交流电输出至升压变压器40；

升压变压器40的次级侧与高压滤波单元50及并网开关60一侧连接，并网开关60另一侧连接至中压电力***，升压变压器40用于将逆变单元20输出的交流电进行升压后输出至并网开关60；

电流采样单元30连接于升压变压器40的初级侧或次级侧。

其中，本实用新型实施例中，该中压光伏逆变***应用于光伏发电***中，其光伏发电***包括：光伏***、中压光伏逆变***、及中压电力***(也即中压电网)，其中光伏***用于在工作受到阳光辐照时相应的输出电流，且阳光辐照度越高，其光伏组件的输出功率也相应的越高，具体使用时，其光伏***为光伏组件，如太阳能电池等，其光伏组件在工作时所输出的直流电接入至中压光伏逆变***中，进一步的，具体使用时，其光伏***还可包括汇流单元，其汇流单元与多个光伏组件连接，用于将各个光伏组件输出的直流电经汇流后，输入至中压光伏逆变***中，此时经中压光伏逆变***将所输入的直流电逆变为交流电，且升压至符合中压电力***所需规格时并网至中压电力***中。

参照图1所示，在本实用新型的一个实施例中，该逆变单元20、电流采样单元30、升压变压器40、高压滤波单元50、及并网开关60采用一体化集成设计，也即本实施例中其将现有传统的箱变升压变压器***纳入至传统的逆变器***中实现一体化设计，此时该逆变单元20的输入端与直流母线(也即光伏组件所输出的直流电)连接，其逆变单元20的输出端与升压变压器40的初级侧连接，其中该逆变单元20为三相全桥IGBT逆变器，用于对其输入端的直流电进行高频斩波，使得将直流电斩成交流电，并由其输出端输出该交流电。此时逆变单元20将该直流电所转换成的交流电具体为低压交流电，例如在600V至690V之间。进一步的，上述图1中的逆变单元20仅示例了在一个相线上的电路结构，可以理解的，在其他另外两个相线上的电路结构与上述图中相同，在此不做赘述。进一步的，其逆变单元20的拓扑形式中，其逆变单元20可以为两电平逆变器、三电平逆变器、或五电平逆变器，其根据实际使用需要进行设置，在此不做具体限定。

其中，在本实用新型的一个实施例中，升压变压器40的初级侧与逆变单元20的输出端连接，升压变压器40的次级侧与高压滤波单元50及并网开关60一侧连接，也即升压变压器40的次级侧通过并网开关60与中压电力***相连，此时升压变压器40用于对逆变单元20所输入的低压交流电进行升压至高压交流电，并通过并网开关60的控制确定是否接入至中压电力***中，具体的，本实施例升压变压器40所升压后的电压为KV级，例如10KV，20KV，35KV等，其根据实际中压电力***所需电压进行设置，在此不做具体限定。

进一步的，该升压变压器40采用星角接线方式，也即升压变压器40的初级侧采用星形连接，次级侧采用三角形连接，且如图4所示，该升压变压器40包括主铁芯、副铁芯、初级侧绕组和次级侧绕组，初级侧绕组绕制于主铁芯和副铁芯组成的绕置铁芯上，次级侧绕组绕制于主铁芯上，此时升压变压器40绕制时通过增加副铁芯，使得可以增加升压变压器40的漏感，进而该升压变压器40所产生的漏感用于充当该中压光伏逆变***的滤波电感。此时由于利用带副铁芯的升压变压器40所产生的漏感充当滤波电感，使得该中压光伏逆变***可节省滤波电感的成本。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，高压滤波单元50为高压滤波电容C1，其高压滤波电容C1一端与升压变压器40的次级侧及并网开关60连接，高压滤波电容C1另一端接地。进一步的，如图2及图3所述，在本实用新型的其他实施例中，其中压光伏逆变***还包括滤波电感70，该滤波电感70连接于逆变单元20和升压变压器40的初级侧之间，此时升压变压器40既可采用上述所述的带副铁芯的变压器T1，也可采用现有常规的变压器。当升压变压器40采用上述所述的带副铁芯的变压器T1时，则升压变压器40所产生的漏感用于充当该中压光伏逆变***的部分滤波电感，其升压变压器40与所设置的滤波电感70共同组成该中压光伏逆变***的全部滤波电感，此时利用升压变压器40所产生的漏感可以替代一部分滤波电感，使得可以减少电感成本。而当升压变压器40采用现有常规的变压器时，则中压光伏逆变***的滤波电感由所设置的滤波电感70所全部构成。此时该高压滤波电容C1与升压变压器40所产生的漏感和/或滤波电感形成LC滤波电路，且由于该高压滤波电容设于升压变压器40的后端，使得可用于对逆变单元20及升压变压器40所组成一体的中压光伏逆变***进行整体滤波。

进一步地，该并网开关60一侧与升压变压器40的次级侧连接，并网开关60的另一侧与中压电力***连接。其中，在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，该并网开关60包括高压交流熔丝F1和高压交流负荷开关SW1；高压交流熔丝F1与升压变压器40的次级侧连接，高压交流负荷开关SW1与并网开关60连接。其中由于高压负荷开关SW1没有分载能力，因此其需要配备高压交流熔丝F1。在本实用新型的其他实施例中，如图3所示，该并网开关60还可为高压输出框架断路器CB1，其中高压输出框架断路器CB1具有分载能力，因此也可直接使用断路器。也即该并网开关60为高压输出框架断路器CB1或高压交流负荷开关SW1结合高压交流熔丝F1中的任意一种，其根据实际使用需求进行设定，在此不做限定。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图1至图3所示，其电流采样单元30设于升压变压器40的初级侧，其电流采样单元30分别与逆变单元20的输出端及升压变压器40或滤波电感L1连接，其中需要指出的是，本实用新型的其他实施例中，其电流采样单元30还可设于升压变压器40的次级侧，也即电流采样单元30连接于升压变压器40的初级侧或次级侧，其电流采样单元30主要用于检测中压光伏逆变***中的总电流量，其所设置于升压变压器40的初级侧或次级侧对其电流检测并无影响，因此本实施例中，并不对电流采样单元30的位置关系进行具体限定，其根据实际使用需要进行具体设置，进一步的，该电流采样单元30为霍尔电流传感器HALL。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，其中压光伏逆变***中还包括电压检测电路，用于分别检测光伏组件的电压、升压变压器40的电压及中压电力***的电压等。

该中压光伏逆变***的运行方式为：首先采集光伏组件的电压，当检测到光伏组件电压满足开机要求，其逆变单元20电压源启动开始逆变，同时采样升压变压器40电压和中压电力***电压，当二者幅值和相位满足并网要求时，控制并网开关60闭合，开始并网发电。当光伏组件的电压不满足并网要求，则断开并网开关60，使中压电力***与中压光伏逆变***彻底断开。上述并网要求为，升压变压器40高压侧的线电压和中压电力***的线电压相位、相序及幅值均相同。

本实施例中，由于将传统的中压逆变***中必须的中压组成部分纳入到了逆变部分中，使得将逆变单元、升压变压器及并网开关进行集成一体，此时该中压光伏逆变***不再需要传统逆变器***中的低压输出框架断路器或低压交流熔丝配合交流负荷开关，因此本实施例中只需并网中压开关既可，相比于传统方案中控制低压输出框架断路器或交流负荷开关通断及控制高压开关通断的方式，本实施例提出的中压光伏逆变***有效的提高了***集成程度以及节省了***成本。同时通过采用带副铁芯的升压变压器，使得可利用升压变压器所产生的漏感替代一部分滤波电感，可以有效减少电感成本。

同时由于通过控制并网开关的通断实现中压并网，此时在夜间或阴天，光伏组件不发电逆变单元处于待机状态时，通过控制并网开关断开，使得升压变压器与中压电力***断开，从而不会在待机状态下消耗中压电力***的能量，使得消除了升压变压器待机时的空载损耗，解决了现有中压光伏逆变***中升压变压器空载损耗的问题。

同时传统的中压光伏逆变***中的中压组成部分及逆变部分分别检测各自的电流及电压，使得在当中压电网断电时，其升压变压器原边漏感会使逆变器输出端口产生高压，但其逆变部分未有效检测到中压组成部分所即时产生的高压，使得可能对逆变器造成损坏，而本申请由于将逆变单元、升压变压器及并网开关集成一体，使得将升压变压器的电流纳入到***调节环路中，此时电流采样单元检测逆变单元及升压变压器所组成的中压光伏逆变***的总电流，因此当升压变压器的电流还未达到损毁逆变单元的条件，其电流采样单元即检测到逆变单元及升压变压器所组成的***电流大于阈值电流时进行相应的断开并网开关以实现对逆变单元及升压变压器的安全保护，也即并网开关在断开时，并不存在损坏升压变压器的问题，使得解决了传统中压电网断电引发的高压损毁逆变器的问题。

实施例二

本实用新型第二实施例还提供了一种光伏发电***，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，本实用新型实施例提供的中光伏发电***包括：光伏***；与光伏***连接的如实施例一所述的中压光伏逆变***；及与中压光伏逆变***连接的中压电力***(也即中压电网)。

其中光伏***用于在工作受到阳光辐照时相应的输出电流，且阳光辐照度越高，其光伏组件的输出功率也相应的越高，具体使用时，其光伏***为光伏组件，如太阳能电池等，其光伏组件在工作时所输出的直流电接入至中压光伏逆变***的逆变单元中，进一步的，具体使用时，其光伏***还可包括汇流单元，其汇流单元与多个光伏组件连接，用于将各个光伏组件输出的直流电经汇流后，输入至逆变单元的输入端中，当检测到光伏组件的电压满足开机要求，其逆变单元电压源启动开始逆变，其逆变单元将所输入的直流电逆变为低压交流电(如600V-690V之间)输出至升压变压器，且其升压变压器对该低压交流电进行升压，并升压至符合中压电力***所需规格(电压为KV级，如10KV，20KV，35KV等)时根据并网开关的控制相应的确定是否并网至中压电力***中。此时当采样的升压变压器电压和中压电力***的电压的幅值和相位满足并网要求时，控制并网开关闭合，开始并网发电。当光伏组件的电压不满足并网要求，则断开并网开关，使中压电力***与中压光伏逆变***彻底断开。

本实施例中，通过将传统的中压逆变***中必须的中压组成部分纳入到了逆变部分中，使得将逆变单元、升压变压器及并网开关进行集成一体，此时该中压光伏逆变***不再需要传统逆变器***中的低压输出框架断路器或低压交流熔丝配合交流负荷开关，因此只需通过控制并网开关的通断既可实现中压并网，此时在夜间或阴天，逆变单元处于待机状态时，通过控制并网开关断开，使得升压变压器与中压电力***断开，从而不会在待机状态下消耗中压电力***的能量，使得消除了升压变压器待机时的空载损耗，解决了现有中压光伏逆变***中升压变压器空载损耗的问题。同时该中压光伏逆变***不再需要传统逆变器***中的低压输出框架断路器或低压交流熔丝配合交流负荷开关，相比于传统方案中控制低压输出框架断路器通断及控制高压开关通断的方式，使得有效的提高了***集成程度以及节省了***成本。同时由于逆变单元、升压变压器及并网开关集成一体，使得将升压变压器的电流纳入到***调节环路中，使得解决了传统中压电网断电引发的高压损毁逆变器的问题。

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)

1.一种中压光伏逆变***，其特征在于，所述***包括：

逆变单元、电流采样单元、升压变压器、高压滤波单元、及并网开关；

所述逆变单元的输入端与直流母线连接，所述逆变单元的输出端与所述升压变压器的初级侧连接；

所述升压变压器的次级侧与所述高压滤波单元及所述并网开关一侧连接，所述并网开关另一侧连接至中压电力***；

所述电流采样单元连接于所述升压变压器的初级侧或次级侧。

2.如权利要求1所述的中压光伏逆变***，其特征在于，所述并网开关为高压输出框架断路器，或，高压交流负荷开关结合高压交流熔丝；

所述高压交流熔丝与所述升压变压器的次级侧连接，所述高压交流负荷开关与所述并网开关连接。

3.如权利要求1所述的中压光伏逆变***，其特征在于，所述升压变压器采用星角接线方式。

4.如权利要求3所述的中压光伏逆变***，其特征在于，所述升压变压器包括主铁芯、副铁芯、初级侧绕组和次级侧绕组，所述初级侧绕组绕制于所述主铁芯和所述副铁芯组成的绕置铁芯上，所述次级侧绕组绕制于所述主铁芯上。

5.如权利要求1所述的中压光伏逆变***，其特征在于，所述***还包括滤波电感，所述滤波电感连接于所述逆变单元和所述升压变压器的初级侧之间。

6.如权利要求1所述的中压光伏逆变***，其特征在于，所述电流采样单元为霍尔电流传感器。

7.如权利要求1所述的中压光伏逆变***，其特征在于，所述逆变单元为两电平逆变器、三电平逆变器、或五电平逆变器。

8.如权利要求1所述的中压光伏逆变***，其特征在于，所述逆变单元为三相全桥IGBT逆变器。

9.一种光伏发电***，其特征在于，所述***包括：

光伏***；

与所述光伏***连接的如权利要求1-8任一项所述的中压光伏逆变***；及

与所述中压光伏逆变***连接的中压电力***。

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