CN205453514U - 光伏逆变器的机柜及光伏逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光伏逆变器的机柜，包括机柜主体，机柜主体包括机架和门板结构；机柜主体内部由机架的立柱分为第一功率腔、控制腔和第二功率腔；第一功率腔和第二功率腔的结构相同且对称分布于控制腔两侧；机架内的功率模块安装板设置于直流安装板的上部从而使得功率腔的上部形成上腔体；直流安装板将功率腔的下部分为前腔体和后腔体；功率腔的上腔体用于安装功率模块；前腔体用于安装直流电路；机架内的控制器件安装板将功率腔分为上腔体和下腔体；控制腔的上腔体用于安装控制电路；控制腔的下腔体和功率腔的后腔体用于安装交流电路。上述机柜有利于提高光伏逆变器的稳定性。本实用新型还涉及一种光伏逆变器。

Description

光伏逆变器的机柜及光伏逆变器

技术领域

本实用新型涉及光伏并网技术领域，特别是涉及一种光伏逆变器的机柜，还涉及一种光伏逆变器。

背景技术

太阳能是一种绿色能源，具有清洁、高效、永不衰竭的特点，被日益广泛应用于社会生活的各个领域，特别是应用于光伏并网发电系统中。光伏并网发电系统将太阳能转换为电能传输至电网中，从而大大提高了太阳能的应用价值。

光伏逆变器机柜用于将光伏发电组件生成的直流电转换为交流电后传输至电网中。传统的光伏逆变器机柜的内部布局不合理，电路中的强电和弱电混放一起，电磁干扰现象严重，使得光伏逆变器机柜的稳定性较差。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种有利于提高光伏逆变器的稳定性的光伏逆变器的机柜。

还提供一种光伏逆变器。

一种光伏逆变器的机柜，包括机柜主体，所述机柜主体包括机架和门板结构；所述门板结构固定于所述机架上；所述机柜主体用于安装所述光伏逆变器的电路器件部分；所述电路器件部分包括功率模块，直流电路、交流电路以及控制电路；所述机架为一体化机架，由横梁、纵向梁和立柱形成；所述机柜主体内部由所述立柱分为并列的三个腔体；所述三个腔体依次为第一功率腔、控制腔和第二功率腔；所述第一功率腔和所述第二功率腔的结构相同且对称分布于所述控制腔两侧；所述机架内设有功率模块安装板和直流安装板；所述功率模块安装板设置于所述直流安装板的上部从而使得功率腔的上部形成上腔体；所述直流安装板垂直于所述功率模块安装板设置从而将所述功率腔的下部分为前腔体和后腔体；所述功率腔的上腔体用于安装所述功率模块；所述前腔体用于安装所述直流电路；所述机架内还设置有控制器件安装板；所述控制器件安装板将所述功率腔分为上腔体和下腔体；所述控制腔的上腔体用于安装所述控制电路；所述控制腔的下腔体和所述功率腔的后腔体用于安装所述交流电路。

在其中一个实施例中，所述机架内还设置挡板和侧板；所述挡板将所述上腔体分为至少两个子腔体；所述至少两个子腔体用于安装所述控制电路；所述侧板设置于所述至少两个子腔体的四周，用于将各子腔体分隔为独立的腔体。

一种光伏逆变器，包括前述任一实施例所述的机柜以及安装于所述机柜主体内的电路器件部分；所述电路器件部分包括功率模块、直流电路、交流电路和控制电路；所述直流电路与所述功率模块的输入端子连接；所述交流电路与所述功率模块的输出端子连接。

在其中一个实施例中，所述直流电路包括直流输入端子、直流熔丝、直流负荷开关、第一直流滤波器以及霍尔传感器；所述直流输入端子、所述直流熔丝、所述直流负荷开关以及所述第一直流滤波器均安装于所述直流安装板上；所述直流输入端子、所述直流熔丝、所述直流负荷开关以及所述第一直流滤波器顺次连接后与所述功率模块的输入端子连接；所述霍尔传感器设置于所述第一直流滤波器的正输出端或者负输出端上。

在其中一个实施例中，所述直流电路还包括第二直流滤波器和直流接触器中的至少一种；所述第二直流滤波器与所述直流输入端子连接；所述直流接触器设置于所述第一直流滤波器的输出端。

在其中一个实施例中，所述第一功率腔和所述第二功率腔内各形成有两路电路；所述直流电路还包括MPPT配置铜排；所述MPPT配置铜排设置于所述直流熔丝和所述直流负荷开关之间，用于进行MPPT配置。

在其中一个实施例中，所述后腔体内的交流电路包括依次设置单相电抗器模块、三相电抗器、交流接触器以及滤波电容；所述单相电抗器模块包括三个单相电抗器；所述三个单相电抗器分别与所述三相电抗器的三相线相连；所述三个单相电抗器错位设置；所述三个单相电抗器与所述功率模块的输出端子连接；所述控制腔的下腔体的交流电路包括依次连接的交流熔丝、第一交流滤波器、交流负荷开关以及交流输出端子；所述交流熔丝和所述第一交流滤波器设置于所述下腔体且与所述后腔体同侧设置；所述交流负荷开关和所述交流输出端子设置于所述下腔体且与所述前腔体同侧设置。

在其中一个实施例中，所述交流电路还包括第二交流滤波器；所述第二交流滤波器与所述交流输出端子连接，且与所述交流输出端子同侧设置。

在其中一个实施例中，所述单相电抗器模块的四周还设置有隔板，以将所述单相电抗器模块与其他器件分离。

在其中一个实施例中，所述电路器件部分还包括风机模块；所述风机模块设置于所述功率腔的后腔体内，且位于所述功率模块和所述单相电抗器模块之间；所述机柜主体上靠近所述前腔体一侧的门板结构上设置有至少三个进风口；所述至少三个进风口分别位于第一功率腔、控制腔和第二功率腔的下部；所述机柜主体顶部的门板结构上设置有至少三个出风口；所述至少三个出风口分别位于所述第一功率腔、控制腔和所述第二功率腔的顶部。

上述光伏逆变器，机柜主体内由机架的立柱分为有第一功率腔、控制腔和第二功率腔。第一功率腔和第二功率腔对称设置于控制腔的两侧。功率腔的上腔体用于安装功率模块，功率腔的前腔体用于安装直流电路，功率腔的后腔体和控制腔的下腔体则用于安装交流电路，控制腔的上腔体用于安装控制电路，从而实现直流电路和交流电路之间的分离以及控制电路和主电路部分的分离，极大减小了相互的电磁干扰，有利于提高光伏逆变器的稳定性。

附图说明

图1为一实施例中的光伏逆变器的整体结构示意图；

图2为图1所示的光伏逆变器的内部结构示意图；

图3为图1所示的光伏逆变器的正面内部结构示意图；

图4为图1所示的光伏逆变器的背面内部结构示意图；

图5为图1所示的光伏逆变器的侧面内部结构示意图。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。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。

一种光伏逆变器，用于将光伏发电组件产生的直流电转换为交流电后输出至电网。图1为一实施例中的光伏逆变器的整体结构示意图。图2为光伏逆变器的内部结构示意图(未显示机柜主体内部的电路器件部分)，图3为光伏逆变器的正面内部结构示意图，图4为光伏逆变器的背面内部结构示意图，图5为光伏逆变器机柜的侧面内部结构示意图。下面结合图1～图5对光伏逆变器做详细说明。在本文中，以光伏逆变器中沿长度方向的一侧面为正面(或者前面)，与正面相对的一面为背面。

光伏逆变器包括机柜以及安装于机柜内部的电路器件部分。其中，机柜包括底座110、机柜主体200以及吊装装置120。电路器件部分安装于机柜主体200内。机柜主体200固定于底座110上，吊装装置120则设置于机柜主体200的顶部。具体地，吊装装置120为设置于机柜主体200顶部的吊环条。在本实施例中，吊环条沿机柜主体200的长度方向设置。在其他的实施例中，吊环条也可以沿机柜主体200的宽度方向设置。在本实施例中，光伏逆变器机柜关于中心呈左右对称结构，从而使得及机柜重心居中，便于装配、中装以及检修维护。

机柜主体200包括机架204、门板结构206以及安装于机柜主体200内部的电路器件部分。门板结构206固定于机架204上，从而形成用于放置光伏逆变器工作所需要的电路器件部分的容纳腔体。具体地，机架204采用一体化机架，由横梁208、纵向梁210以及立柱212直接焊接而成。采用一体化机架，可以减少并柜动作，从而便于安装。横梁208和纵向梁210构成了光伏逆变器机柜的主体架构。立柱212将机柜主体200内部分为沿机柜的长度方向并列设置的三个腔体。三个腔体依次为第一功率腔214、控制腔216以及第二功率腔218。其中，第一功率腔214的内部结构和第二功率腔218的内部结构相同且对称分布于控制腔216的两侧，从而使得光伏逆变器的重心居中，便于装配、中转以及检修维护。为简化描述，下文中将第一功率腔214和第二功率腔218均简称为功率腔。门板结构206通过螺钉等固定装置可拆卸的安装于机架204上，从而便于对光伏逆变器进行维修。位于机柜主体200正面的门板结构206为三开门结构，即对应于每个腔体的门板结构206均可以打开。在本实施例中，对应每个腔体的门板结构206上设置有把手220以及门锁222。并且，在控制腔216对应的门板结构206上还设置有指示灯224以及液晶显示屏226。指示灯224用于对光伏逆变器的工作状态进行指示，液晶显示屏226则用于对光伏逆变器工作过程中的重要监测参数进行显示，供工作人员进行查看，以及时掌握光伏逆变器的工作状态。

机架204上还设置有功率模块安装板228、直流安装板230以及控制器件安装板232。其中，功率模块安装板228水平设置于功率腔的上部，从而在功率腔的上部形成上腔体。直流安装板230垂直于功率模块安装板228设置且沿机柜主体200的长度方向设置，从而将功率腔的下部分为前腔体和后腔体。功率腔的前腔体为靠近机柜主体200的正面一侧的腔体，功率腔的后腔体则为靠近机柜主体200的背面一侧的腔体。控制器件安装板232水平设置，从而将控制腔216分为上腔体和下腔体。

光伏逆变器的电路器件部分包括功率模块202、直流电路、交流电路和控制电路。其中，功率模块202安装于功率腔的上腔体内，直流电路安装于直流安装板230的正面侧，也即直流电路安装于功率腔的前腔体内。交流电路则安装于功率腔的后腔体和控制腔216的下腔体内。控制电路安装于控制腔216的上腔体内。控制电路包括控制电路板以及辅助器件。通过将直流电路、交流电路以及控制电路分开放置，可以有效减小相互之间的电磁干扰，从而提高了光伏逆变器的稳定性。在本实施例中，机架204上还设置有挡板240，从而将控制腔216的上腔体分为至少两个子腔体。控制电路中的控制电路板和辅助器件安装于相互隔离的子腔体中，可以进一步减小控制电路板之间的电磁干扰。进一步的，在本实施例中，控制腔216的上腔体中的各子腔体的四周还设置有侧板246。通过侧板246、控制器件安装板232以及挡板240将各子腔体与其他空间分离，形成独立的腔体。控制电路设置于控制腔216的独立腔体内，从而可以进一步的减小相互之间的电磁干扰，提高光伏逆变器的稳定性。

直流电路安装于直流安装板230的正面侧，具有安装操作方便的优点。直流电路包括直流输入端子248、直流熔丝250、直流负荷开关252、第一直流滤波器254以及霍尔传感器256。其中，直流输入端子248、直流熔丝250、直流负荷开关252以及第一直流滤波器254依次连接，并由下至上依次安装于直流安装板230上。直流输入端子248用于与光伏发电组件的直流输出端子连接，以接收直流输入。第一直流滤波器254则与功率模块202的输入端子连接。霍尔传感器256设置于第一直流滤波器254的正输出端或者负输出端上。在本实施例中，直流输入端子248以及功率模块202的输入端子均采用铜排结构，各模块之间采用铜排进行连接。相应的，霍尔传感器256设置第一直流滤波器254的正排(正铜排)或者负排上。在其他的实施例中，直流输入端子248以及功率模块202的输入端子还可以采用其他本领域常用的材料制备而成。优选的，直流电路还包括第二直流滤波器258以及直流接触器260中的至少一种。在本实施例，第二直流滤波器258采用滤波板结构，设置于直流输入端子248的下方。通过设置第二直流滤波器258，可以实现对直流输入的二次滤波，提高光伏逆变器的电路性能。直流接触器260设置于第一直流滤波器254和功率模块202的输入端子之间，也即直流接触器260安装于第一直流滤波器254的上方。通过直流接触器260可以对直流电路的通断进行控制。

在本实施例中，第一功率腔214和第二功率腔218内均对称设置有两路相同功能的电路。直流电路还包括MPPT((MaximumPowerPointTracking，最大功率点跟踪)配置铜排262。MPPT配置铜排262设置于直流熔丝250和直流负荷开关252之间，用于进行MPPT配置。具体地，通过调整MPPT配置铜排262在两路电路之间的正负极之间的连接关系，可以灵活实现1～4路的MPPT配置，使得光伏逆变器一直工作在最大功率点。

交流电路分别安装在功率腔的后腔体以及控制腔216的下腔体内。交流电路包括依次设置的单相电抗器模块、三相电抗器266、交流接触器268、滤波电容(图中不可见)、交流熔丝270、第一交流滤波器272、交流负荷开关274以及交流输出端子276。其中，单相电抗器模块包括三个单相电抗器264。三个单相电抗器264、三相电抗器266、交流接触器268以及滤波电容依次连接且均安装于功率腔的后腔体内。具体地，三个单相电抗器264与功率模块202分别与功率模块202的输出端子连接，并与三相电抗器266的三相线连接。三个单相电抗器264安装于功率模块202的下方以及三相电抗器266的上方。在本实施例中，单相电抗器模块中的三个单相电抗器264在竖直方向上错位放置(参见图4，图4中一个功率腔中的隔板290保留，另一个则移出了隔板290)，以便单相电抗器264能够快速散热，从而可以提高光伏逆变器的散热性能。交流接触器268安装于后腔体的底部。三相电抗器266的输出铜排与交流接触器268连接。因此，单相电抗器264、三相电抗器266以及交流接触器268可以采用后维护方式，即通过卸下机柜主体200的背面的门板结构206以对上述器件进行安装和维修，安装和维修都较为方便。滤波电容则设置于三相电抗器266和直流安装板230之间(图中不可见)。滤波电容可以采用前维护方式进行维护，可以将紧固螺钉拆卸后将其从下方取出。在本实施例，功率模块202的输出端子以及交流输出端子276均采用铜排结构。

交流熔丝270、第一交流滤波器272、交流负荷开关274以及交流输出端子276安装于控制腔216的下腔体内。具体地，交流熔丝270和第一交流滤波器272均设置于控制腔216的下腔体中且与控制腔216的后腔体同侧设置(即设置控制腔216的下腔体的背面侧)，交流负荷开关274以及交流输出端子276则设置于交流熔丝270的相对侧，也即设置于控制腔216的下腔体的正面侧。在本实施例中，每一相交流输出电路上均设置有交流熔丝270。因此四路交流输出电路上设置有12个交流熔丝270。12个交流熔丝270设置于控制腔216的下腔体的背面侧底部，可以采用后维护，能够实现全分路全相电路的保护。第一交流滤波器272安装于交流熔丝270上方，各分路在第一交流滤波器272处汇接为一路，并经过铜排转至控制腔216的下腔体的正面侧后与交流负荷开关274、交流输出端子276进行交流输出。优选的，在交流输出端子276下方还设置有第二交流滤波器278。第二交流滤波器278采用滤波板结构，用于根据需要实现两次滤波，提高电路的输出性能。

优选的，在直流电路和交流电路表面还设置有安全防护板(图中未示)，用于实现电气隔离。具体地，安全防护板采用PC材料，从而可以避免电路部分漏电对维护人员造成的人身伤害。

在本实施例中，机柜主体200内的电路器件部分还包括风机模块280。风机模块280位于后腔体内。每个功率模块202下方以及单相电抗器模块的上方均设置有风机模块280。风机模块280可以采用后维护方式进行维护。对应的，位于机柜主体200正面(也即靠近前腔体的一面)的门板结构206的底部至少设置有三个进风口282。至少三个进风口282分别位于第一功率腔214、控制腔216和第二功率腔218的下部，从而使得三个腔体均有设置有进风口282。在本实施例中，在直流安装板230的底部还设置有进风隔板284，进风隔板284平行于直流安装板230设置，从而实现前腔体和后腔体的相互隔离。机柜主体200顶部的门板结构206上则对应设置有至少三个出风口286。至少三个出风口286分别位于第一功率腔214、控制腔216以及第二功率腔218的顶部。其中，功率腔上的出风口286设置有两个，两个出风口286平行于功率模块202的安装方向设置，以形成竖直方向的风道。控制腔216的顶部则设置有一个出风口286，该出风口286平行于控制腔216顶部的挡板240而设置。优选的，机柜主体200的单相电抗器模块的四周还设置有隔板290，以分离其他部分，从而既可以减小相互之间的电磁干扰，也可以形成独立的分路风道，提高散热性能。在本实施例中，进风口282和出风口286采用蜂窝结构，从而既可以实现进风还可以起到一定的防尘作用。在其他的实施例中，进风口282和出风口286可以采用本领域常用的其他结构来实现。

光伏逆变器机柜的散热过程如下：在风机模块280的工作下，由进风口282进入的冷风经过进风隔板284进入到后腔体，并经过三相电抗器266、单相电抗器模块进入风机模块280，再经过功率模块202后从功率腔的顶部出风口286出风，从而实现功率腔的散热。由于控制腔216内主要设置的是控制电路以及部分交流电路，其自身产生的热量较小，因此无需专门设置风机模块280。控制腔216内控制电路产生的热量可以自控制腔216顶部的出风口286进行散热，从而使得整个光伏逆变机柜均具有较好的散热性能。

上述光伏逆变器采用一体化机架柜，可以减少并柜动作。机柜内部电路器件部分中的直流电路、交流电路分离，同时控制电路位于控制腔216封闭空间内，减少了相互的电磁干扰。上述光伏逆变器的机柜内部布局合理，器件模块化，可以实现前维护或后维护，提高了安装、维护便利性。并且，上述光伏逆变器采用对称设计，重心居中，便于装配、中转以及检修维护。再者，单相电抗器模块中的三个单相电抗器264错位布局，形成独立的分路风道，通风顺畅，利于散热，提高了光伏逆变器的稳定性

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光伏逆变器的机柜，包括机柜主体，所述机柜主体包括机架和门板结构；所述门板结构固定于所述机架上；所述机柜主体用于安装所述光伏逆变器的电路器件部分；所述电路器件部分包括功率模块，直流电路、交流电路以及控制电路；其特征在于，所述机架为一体化机架，由横梁、纵向梁和立柱形成；所述机柜主体内部由所述立柱分为并列的三个腔体；所述三个腔体依次为第一功率腔、控制腔和第二功率腔；所述第一功率腔和所述第二功率腔的结构相同且对称分布于所述控制腔两侧；

所述机架内设有功率模块安装板和直流安装板；所述功率模块安装板设置于所述直流安装板的上部从而使得功率腔的上部形成上腔体；所述直流安装板垂直于所述功率模块安装板设置从而将所述功率腔的下部分为前腔体和后腔体；所述功率腔的上腔体用于安装所述功率模块；所述前腔体用于安装所述直流电路；

所述机架内还设置有控制器件安装板；所述控制器件安装板将所述功率腔分为上腔体和下腔体；所述控制腔的上腔体用于安装所述控制电路；所述控制腔的下腔体和所述功率腔的后腔体用于安装所述交流电路。

2.根据权利要求1所述的光伏逆变器的机柜，其特征在于，所述机架内还设置挡板和侧板；所述挡板将所述上腔体分为至少两个子腔体；所述至少两个子腔体用于安装所述控制电路；所述侧板设置于所述至少两个子腔体的四周，用于将各子腔体分隔为独立的腔体。

3.一种光伏逆变器，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的机柜以及安装于所述机柜主体内的电路器件部分；所述电路器件部分包括功率模块、直流电路、交流电路和控制电路；所述直流电路与所述功率模块的输入端子连接；所述交流电路与所述功率模块的输出端子连接。

4.根据权利要求3所述的光伏逆变器，其特征在于，所述直流电路包括直流输入端子、直流熔丝、直流负荷开关、第一直流滤波器以及霍尔传感器；所述直流输入端子、所述直流熔丝、所述直流负荷开关以及所述第一直流滤波器均安装于所述直流安装板上；所述直流输入端子、所述直流熔丝、所述直流负荷开关以及所述第一直流滤波器顺次连接后与所述功率模块的输入端子连接；所述霍尔传感器设置于所述第一直流滤波器的正输出端或者负输出端上。

5.根据权利要求4所述的光伏逆变器，其特征在于，所述直流电路还包括第二直流滤波器和直流接触器中的至少一种；所述第二直流滤波器与所述直流输入端子连接；所述直流接触器设置于所述第一直流滤波器的输出端。

6.根据权利要求4所述的光伏逆变器，其特征在于，所述第一功率腔和所述第二功率腔内各形成有两路电路；所述直流电路还包括MPPT配置铜排；所述MPPT配置铜排设置于所述直流熔丝和所述直流负荷开关之间，用于进行MPPT配置。

7.根据权利要求3所述的光伏逆变器，其特征在于，所述后腔体内的交流电路包括依次设置单相电抗器模块、三相电抗器、交流接触器以及滤波电容；所述单相电抗器模块包括三个单相电抗器；所述三个单相电抗器分别与所述三相电抗器的三相线相连；所述三个单相电抗器错位设置；所述三个单相电抗器与所述功率模块的输出端子连接；

所述控制腔的下腔体的交流电路包括依次连接的交流熔丝、第一交流滤波器、交流负荷开关以及交流输出端子；所述交流熔丝和所述第一交流滤波器设置于所述下腔体且与所述后腔体同侧设置；所述交流负荷开关和所述交流输出端子设置于所述下腔体且与所述前腔体同侧设置。

8.根据权利要求7所述的光伏逆变器，其特征在于，所述交流电路还包括第二交流滤波器；所述第二交流滤波器与所述交流输出端子连接，且与所述交流输出端子同侧设置。

9.根据权利要求7所述的光伏逆变器，其特征在于，所述单相电抗器模块的四周还设置有隔板，以将所述单相电抗器模块与其他器件分离。

10.根据权利要求3所述的光伏逆变器，其特征在于，所述电路器件部分还包括风机模块；所述风机模块设置于所述功率腔的后腔体内，且位于所述功率模块和所述单相电抗器模块之间；

所述机柜主体上靠近所述前腔体一侧的门板结构上设置有至少三个进风口；所述至少三个进风口分别位于第一功率腔、控制腔和第二功率腔的下部；

所述机柜主体顶部的门板结构上设置有至少三个出风口；所述至少三个出风口分别位于所述第一功率腔、控制腔和所述第二功率腔的顶部。