申请/专利权人：阳光电源股份有限公司

申请日：2017-03-01

公开（公告）日：2020-03-24

公开（公告）号：CN106786779B

主分类号：H02J3/38(20060101)

分类号：H02J3/38(20060101);G05D23/19(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.03.24#授权;2017.06.23#实质审查的生效;2017.05.31#公开

摘要：本申请公开了光伏逆变器，包括逆变器电路和户外防护装置，此外还包括应用于光伏组件的降温系统，所述降温系统包括电源模块、控制单元和降温装置，其中：所述电源模块和所述控制单元集成在所述光伏逆变器内部；所述降温装置设置在所述光伏组件处；所述电源模块用于为所述控制单元供电；所述控制单元与所述光伏组件、所述逆变器电路和所述降温装置进行模数信号传输，用于根据所述光伏组件的表面温度采样信号和所述逆变器电路的输出功率信号，对所述降温装置的工作状态进行调控。本申请降低了对光伏组件进行降温的成本。

主权项：1.一种光伏逆变器，包括逆变器电路和户外防护装置，其特征在于，还包括应用于光伏组件的降温系统，所述降温系统包括电源模块、控制单元和降温装置，其中：所述电源模块和所述控制单元集成在所述光伏逆变器内部；所述降温装置设置在所述光伏组件处；所述电源模块用于为所述控制单元供电；所述控制单元与所述光伏组件、所述逆变器电路和所述降温装置进行模数信号传输，用于根据所述光伏组件的表面温度采样信号和所述逆变器电路的输出功率信号，对所述降温装置的工作状态进行调控，具体调控内容包括：所述控制单元在判断得到所述光伏组件表面温度超过设定阈值时，控制所述降温装置开始对光伏组件进行降温，以及将所述降温装置本身的能耗与所述逆变器电路的输出功率提升幅度作对比以反映所述降温系统产生的经济效益，若经济效益不符合预期，控制所述降温装置停止工作；所述电源模块具有两个取电点，一路经第一开关电路连接至所述逆变器电路的输出侧或DC-DC变换器的输出侧，另一路经第二开关电路连接至电网，此时：在电网孤岛时，并网开关组断开，所述第一开关电路闭合，所述电源模块取所述逆变器电路输出侧或所述DC-DC变换器输出侧的电能；在所述逆变器电路待机或停机时，所述并网开关组断开，所述第二开关电路闭合，所述电源模块从电网取电；所述逆变器电路正常并网时，所述并网开关组闭合，所述第一开关电路或所述第二开关电路闭合，所述电源模块从任一个取电点取电。

全文数据：光伏逆变器技术领域[0001]本发明涉及光伏技术领域，更具体地说，涉及光伏逆变器。背景技术[0002]在光伏系统中，光伏组件将光伏能量转换成直流电，再通过光伏逆变器将直流电转换成交流电后送入电网。[0003]由光伏组件的电气特性可知，光伏组件输出功率受温度影响，光伏组件表面温度越高，其输出功率越大。因此，可以利用降温系统对光伏组件进行降温来提高光伏组件输出功率，进而提局光伏系统的发电量。[0004]在现有的光伏系统中，所述降温系统作为户外工作的设备，需要配备防雷、防水等户外防护装置，成本较高。而且，所述降温系统还需要与光伏逆变器进行模数信号传输，根据传输来的数据计算光伏逆变器输出功率提升幅度并将之与所述降温系统本身的能耗作对比，以反映所述降温系统产生的经济效益，因此还会增加在降温系统与光伏逆变器间布设电力线缆成本和通讯成本。发明内容[0005]有鉴于此，本发明提供了光伏逆变器，以降低对光伏组件进行降温的成本。[0006]一种光伏逆变器，包括逆变器电路和户外防护装置，此外还包括应用于光伏组件的降温系统，所述降温系统包括电源模块、控制单元和降温装置，其中：[0007]所述电源模块和所述控制单元集成在所述光伏逆变器内部；[0008]所述降温装置设置在所述光伏组件处；[0009]所述电源模块用于为所述控制单元供电；[0010]所述控制单元与所述光伏组件、所述逆变器电路和所述降温装置进行模数信号传输，用于根据所述光伏组件的表面温度采样信号和所述逆变器电路的输出功率信号，对所述降温装置的工作状态进行调控。[0011]其中，所述电源模块具有两个取电点，一路经第一开关电路连接至所述逆变器电路的输出侧或DC-DC变换器的输出侧，另一路经第二开关电路连接至电网。[0012]其中，所述电源模块支持电网孤岛时的冗余关断保护。[0013]其中，所述第二开关电路采用两个开关串联的冗余设计。[0014]其中，所述电源模块包括整流模块和开关电源，具体的：[0015]所述整流模块的一端经所述第一开关电路和所述第二开关电路接在两个取电点上，另一端接入所述开关电源的输入侧。[0016]其中，所述电源模块包括第一整流模块、第二整流模块、工频变压器和开关电源，具体的：[0017]所述第一整流模块的一端经所述第一开关电路接在一个取电点上;所述第二整流模块的一端经所述工频变压器、所述第二开关电路接在另一个取电点上；[0018]所述第一、第二整流模块的另一端接入所述开关电源的输入侧。[0019]其中，所述电源模块具有两个取电点，一路经第一开关电路连接至所述光伏组件的输出侧，另一路经第二开关电路连接至电网。[0020]其中，所述电源模块支持电网孤岛时的冗余关断保护。[0021]可选地，所述降温系统还包括:与所述第一开关电路串联的防反二极管。[0022]其中，所述降温装置为水冷降温装置或用风冷降温装置。[0023]从上述的技术方案可以看出，本发明将降温系统集成在光伏逆变器内部，这样便可以直接利用光伏逆变器中现有的防水外壳、防雷设备等户外防护装置，而无需再额外配备;并且，此举还能够缩短降温系统与光伏逆变器进行模数信号传输的距离，从而节约在降温系统与光伏逆变器间布设电力线缆成本和通讯成本。可见，本发明有效降低了对光伏组件进行降温的成本。附图说明[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0025]图1为本发明实施例公开的一种光伏逆变器结构示意图；[0026]图2为本发明实施例公开的又一种光伏逆变器结构示意图；[0027]图3为图1和图2所示光伏逆变器中的第二开关电路结构示意图；[0028]图4为图1和图2所示光伏逆变器中的电源模块结构示意图；[0029]图5为本发明实施例公开的又一种光伏逆变器结构示意图；[0030]图6为图5所示光伏逆变器中的电源模块结构示意图；[0031]图7为图5所示光伏逆变器中的又一电源模块结构示意图。具体实施方式[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。N[0033]参见图1，本发明实施例公开了一种光伏逆变器，以降低对光伏组件进行降温的成本。所述光伏逆变器除包括逆变器电路100和户外防护装置外，还包括应用于光伏组件200的降温系统，所述降温系统包括电源模块301、控制单元302和降温装置303，其中：[0034]电源模块301和控制单元302集成在所述光伏逆变器内部；[0035]降温装置303设置在光伏组件200处；[0036]电源模块301用于为控制单元302供电；[0037]控制单元3〇2与光伏组件200、逆变器电路100和降温装置3〇3进行模数信号传输，用于根据光伏组件200的表面温度采样信号和逆变器电路1〇〇的输出功率信号，对降温装置303的工作状态进行调控，具体调控内容包括:控制单元302可以在判断得到光伏组件2〇〇表面温度超过设定阈值时，控制降温装置303开始对光伏组件200进行降温，以及根据光伏组件200表面温度超过所述设定阈值的多少，调节降温装置303的工作效率;还可以将降温装置303本身的能耗与逆变器电路1〇〇的输出功率提升幅度作对比以反映所述降温系统产生的经济效益，若经济效益不符合预期，控制降温装置303停止工作。[0038]相较于现有技术，本实施例将降温系统集成在光伏逆变器内部，这样便可以直接利用光伏逆变器中现有的防水外壳、防雷设备等户外防护装置，而无需再额外配备;并且，此举还能够缩短降温系统与光伏逆变器进行模数信号传输的距离，从而节约在降温系统与光伏逆变器间布设电力线缆成本和通讯成本。可见，本实施例有效降低了对光伏组件进行降温的成本。[0039]其中，电源模块3〇1可以从电网取电，也可以取来自光伏组件200的电能，也可以采用独立的蓄电池组。具体的，电源模块301取来自光伏组件200的电能时，可以是从光伏组件200输出侧取电，可以是从逆变器电路100输出侧取电，也可以是从DC-DC变换器输出侧取电。电源模块301从电网取电或者取来自光伏组件200的电能时，在取电方式上，可以从单线电压取电，也可以从相电压取电，也可以从三相取电。[0040]作为优选，本实施例为电源模块301设计两个取电点，一路从电网取电，另一路取来自光伏组件200的电能，以实现供电冗余设计，安全可靠，例如:在电网孤岛时，所述降温系统仍可以依靠来自光伏组件200的电能对降温装置303的工作状态进行调控。[0041]其中，本实施例设计上述两个取电点所对应的具体电路结构可以是:一路经第一开关电路S1连接至逆变器电路100输出侧如图1所示或DC-DC变换器输出侧如图2所示），另一路经第二开关电路S2连接至电网。第一开关电路S1和第二开关电路S2的通断由系统环境决定，具体描述如下：[0042]1在电网孤岛时，并网开关组S0断开，第一开关电路S1闭合，电源模块301取逆变器电路1〇〇输出侧或DC-DC变换器输出侧的电能。[0043]2在逆变器电路100待机或停机时，并网开关组S0断开，第二开关电路S2闭合，电源模块301从电网取电；[0044]3逆变器电路100正常并网时，并网开关组S0闭合，第一开关电路S1或第二开关电路S2闭合，电源模块301可以从任一个取电点取电。[0045]作为优选，并网开关组S0、第一开关电路S1和第二开关电路S2的通断由逆变器电路100根据系统环境本地控制。DC-DC变换器可以为非隔离DC-DC变换器，如Buck变换器，也可以为隔离的DCDC变换器，如反激变换器。[0046]在图1和图2中，第一开关电路S1和第二开关电路S2均可以只采用一个开关。但为了实现电网孤岛时的冗余关断保护，本实施例令第二开关电路S2如同并网开关组S0—样，采用两个开关串联的冗余设计，如图3所示，以防止电网孤岛时第二开关电路S2断开失效。[0047]与图3所示第二开关电路S2对应的电源模块301包括整流模块401和开关电源402，其中：整流模块401的一端经第一开关电路S1、第二开关电路S2接在两个取电点上，另一端接入开关电源402的输入侧。从任一取电点取得的电能经整流模块401整流后，再经开关电源402处理得到控制单元302所需电源，例如12VDC或24VDC。优选的，第一开关电路S1和第二开关电路S2所接交流相线不同，以降低开关电源402输入侧电压纹波，下同。[0048]或者，也可以利用电源模块301来实现电网孤岛时的冗余关断保护，如图4所示，设计电源模块301包括第一整流模块401、第二整流模块402、工频变压器T1工频变压器T1采用1:1变比即可和开关电源403,其中：第一整流模块401的一端经第一开关电路S1接在一个取电点上;第二整流模块402的一端经工频变压器T1、第二开关电路S2接在另一个取电点上;第一整流模块401和第二整流模块402的另一端接入开关电源403的输入侧。从电网取得的电能经过工频变压器T1耦合到二次侧、再经第二整流模块402整流后输入开关电源403;电网孤岛时，电源模块301输入侧的直流电力被工频变压器T1隔离，相当于断开，由于工频变压器T1对于直流电力是电气隔离、开关S21也是电气隔离，所以形成了冗余关断保护。[0049]或者，本实施例为电源模块301设计的两个取电点，也可以是:一路经第一开关电路S1连接至光伏组件200输出侧如图5所示），另一路经第二开关电路S2连接至电网。第一开关电路S1和第二开关电路S2的通断由系统环境决定，具体描述如下：[0050]1在电网孤岛时，并网开关组S0断开，第一开关电路S1闭合，电源模块301取光伏组件200输出侧的电能；[0051]2在光伏组件200失电（如夜间，或直流开关未合闸）时，并网开关组S0断开，第二开关电路S2闭合，电源模块301从电网取电；[0052]3逆变器电路100正常并网时，并网开关组S0闭合，第一开关电路S1或第二开关电路S2闭合，电源模块301可以从任一个取电点取电。[0053]其中，但为了实现电网孤岛时的冗余关断保护，本实施例同样可以令第二开关电路S2采用两个开关串联的冗余设计，如图6所示。此外，为防止电网取电整流后的直流电倒灌到光伏组件200,影响光伏逆变器直流侧最大功率点，所述降温系统还包括与第一开关电路S1串联的防反二极管，该防反二极管可集成在电源模块301内部。[0054]与图6所示第二开关电路S2对应的电源模块301包括整流模块401、防反二极管D1和开关电源402,其中：开关电源402的一端经防反二极管D1接在第一开关电路S1的一端，同时经整流模块401接在第二开关电路S2的一端。[0055]或者，也可以利用电源模块301来实现电网孤岛时的冗余关断保护，如图4所示，设计电源模块3〇1包括工频变压器T1、整流模块401、防反二极管D1和开关电源402,其中：开关电源402的一端经防反二极管D1接在第一开关电路S1的一端，同时经整流模块401接在工频变压器T1的二次侧，工频变压器T1的一次侧接在第二开关电路S2的一端。[0056]最后需要说明的是，上述各实施例中，降温装置303可以采用水冷降温装置，也可以采用风冷降温装置，并不局限。[0057]综上所述，本发明将降温系统集成在光伏逆变器内部，这样便可以直接利用光伏逆变器中现有的防水外壳、防雷设备等户外防护装置，而无需再额外配备;并且，此举还能够缩短降温系统与光伏逆变器进行模数信号传输的距离，从而节约在降温系统与光伏逆变器间布设电力线缆成本和通讯成本。可见，本发明有效降低了对光伏组件进行降温的成本。[0058]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。[0059]对于系统实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据头际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。e[0060]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求：1.一种光伏逆变器，包括逆变器电路和户外防护装置，其特征在于，还包括应用于光伏组件的降温系统，所述降温系统包括电源模块、控制单元和降温装置，其中：所述电源模块和所述控制单元集成在所述光伏逆变器内部；所述降温装置设置在所述光伏组件处；所述电源模块用于为所述控制单元供电；所述控制单元与所述光伏组件、所述逆变器电路和所述降温装置进行模数信号传输，用于根据所述光伏组件的表面温度采样信号和所述逆变器电路的输出功率信号，对所述降温装置的工作状态进行调控。2.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述电源模块具有两个取电点，一路经第一开关电路连接至所述逆变器电路的输出侧或DC-DC变换器的输出侧，另一路经第二开关电路连接至电网。3.根据权利要求2所述的光伏逆变器，其特征在于，所述电源模块支持电网孤岛时的冗余关断保护。4.根据权利要求3所述的光伏逆变器，其特征在于，所述第二开关电路采用两个开关串联的冗余设计。5.根据权利要求4所述的光伏逆变器，其特征在于，所述电源模块包括整流模块和开关电源，其中：所述整流模块的一端经所述第一开关电路和所述第二开关电路接在两个取电点上，另一端接入所述开关电源的输入侧。6.根据权利要求3所述的光伏逆变器，其特征在于，所述电源模块包括第一整流模块、第二整流模块、工频变压器和开关电源，其中：所述第一整流模块的一端经所述第一开关电路接在一个取电点上;所述第二整流模块的一端经所述工频变压器、所述第二开关电路接在另一个取电点上；所述第一、第二整流模块的另一端接入所述开关电源的输入侧。7.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述电源模块具有两个取电点，一路经第一开关电路连接至所述光伏组件的输出侧，另一路经第二开关电路连接至电网。8.根据权利要求7所述的光伏逆变器，其特征在于，所述电源模块支持电网孤岛时的冗余关断保护。9.根据权利要求7或8所述的光伏逆变器，其特征在于，所述降温系统还包括:与所述第一开关电路串联的防反二极管。10.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述降温装置为水冷降温装置或用风冷降温装置。

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