专利名称:一种高原型的光伏控制逆变一体装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种高原型的光伏控制逆变一体装置，包括装置外壳、设置在装置外壳上的太阳能输入接口和电源输出接口，设置在装置外壳内的蓄电池和电路板，所述电路板包括充电控制电路、全桥架构电路、滤波变压电路和检测电路。有益效果是：本实用新型首先提供一种适应高原环境的光伏控制逆变一体装置，实现了将太阳能能量转换为可供人们生产生活使用的交流电源，而且更是具备太阳能能量的最大化使用，产品的高可靠性，更加考虑了高原常年气温低、气压低、空气稀薄、干燥以及日夜温差大等环境因素。
【专利说明】一种高原型的光伏控制逆变一体装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能电池【技术领域】，具体地涉及一种太阳能光伏控制逆变一体
目.0
【背景技术】
[0002]光伏产业，即太阳能光伏发电产业。说到太阳能，人们可能大多想到的就是安装在房顶的太阳能热水器，其实太阳能光伏发电正在向我们的现实生活中走来。光伏发电作为一种环保型的能源产业，具有高度的清洁性、绝对的安全性、普遍的实用性和资源的充足性。从我国未来社会经济发展战略路径看，发展太阳能光伏产业是我国保障能源供应、建设低碳社会、推动经济结构调整、培育战略性新兴产业的重要方向。“十二五”期间，我国光伏产业将继续处于快速发展阶段，同时面临着大好机遇和严峻挑战，由于高原气候等因素影响对光伏控制逆变一体的要求更加严格。
实用新型内容
[0003]为此，本实用新型的目的是提供一种适应高原环境的光伏控制逆变一体装置。
[0004]于是，本实用新型提供了以下技术方案:一种高原型的光伏控制逆变一体装置，包括装置外壳、设置在装置外壳上的太阳能输入接口和电源输出接口，设置在装置外壳内的蓄电池和电路板，所述电路板包括充电控制电路、全桥架构电路、滤波变压电路和检测电路，所述太阳能输入接口连接所述充电控制电路，所述充电控制电路连接所述蓄电池，所述蓄电池输出端经全桥架构电路连接所述滤波变压电路，所述电源输出接口连接所述滤波变压电路的输出端，所述检测电路连接所述全桥架构电路。
[0005]具体地，所述检测电路经SPWM产生电路连接所述全桥架构电路。
[0006]具体地，所述电路板还包括输入电压取样电路和输出电压取样电路，所述输入电压取样电路由所述蓄电池的输出端接入所述检测电路，所述输出电压取样电路由所述滤波变压电路的输出端接入所述检测电路。
[0007]具体地，所述检测电路还连接有输出功率取样电路和湿度检测电路。
[0008]具体地，所述装置外壳内由上箱体和下箱体组成，所述电路板设置在所述上箱体，所述蓄电池设置在下箱体。
[0009]具体地，所述电路板的电气间隙设置为:一次侧交流部分对直流部分^ 2.6mm ;一次侧直流地对大地多3.3mm ;一次侧部分对二次侧部分多5.2mm ;二次侧部分之电气间隙^ 0.8mm ;二次侧地对大地^ 1.3mm。
[0010]具体地，所述电路板的爬电距离按:一次侧交流部分对直流部分多2.6mm ;一次侧直流地对地彡5.2mm ;一次侧部分对二次侧部分彡8.5mm ;二次侧部分之间彡0.7mm ;二次侧地对大地彡2.6mm ;变压器两级间彡10.5mm。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型首先提供一种适应高原环境的光伏控制逆变一体装置，实现了将太阳能能量转换为可供人们生产生活使用的交流电源，而且更是具备太阳能能量的最大化使用，产品的高可靠性，更加考虑了高原常年气温低、气压低、空气稀薄、干燥以及日夜温差大等环境因素。
【附图说明】
[0012]图1为实施例光伏控制逆变一体装置的外观图。
[0013]图2为实施例光伏控制逆变一体装置的内部结构图。
[0014]图3为实施例光伏控制逆变一体装置的原理框图。
[0015]图4为实施例充电控制电路的电路图。
[0016]图5为实施例全桥架构电路的电路图。
【具体实施方式】
[0017]下面，结合附图对本实用新型进行详细描述。显然，所描述的实例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围。
[0018]本实施例光伏控制逆变一体装置外观图参看附图1，包括装置外壳1、检修门2、交流电能表3、液晶显不屏4、LED指不灯5、开关机键6和应急启动开关7。
[0019]本实施例光伏控制逆变一体装置内部结构图参看附图2，包括装置外壳1，装置外壳I上设置有太阳能输入接口 11和电源输出接口 12，装置外壳I内由上箱体和下箱体组成，电路板8设置在上箱体内，蓄电池(图中未示出)设置在下箱体，图中9为滤波变压电路的主变压器，10为电路板的主控控制部分。
[0020]因高原地区气候干燥，且多沙尘，空气中的含尘量是低海拔地区的5?15倍，本实施例中，装置外壳内采用上下两层结构、模块化设计，防尘化设计。其中及时数据采集与数据分析采用LED和液晶技术，内部承重和外部壳体采用钣金和不锈钢环保材料，符号国家“节能减排”的号召。特别是防尘、电磁辐射、安规方面均符合国家强制性认证标准。一体化结构设计，极大方便了户外应急用电使用需求。尤为重要的是防尘设计有利于在高原地区减少PCB板面尘土堆积，有利于整机性能的提升和内部的散热。
[0021]因高原地区昼夜温差大，线材、塑胶件等器材容易出现老化现象，本实施例中所用线材和塑胶件都使用防老化原材料定制，这样有效控制因高原气候的昼夜温差导致机器内部器材过早老化。塑胶制品制作前期添加防老化的助剂，另外再增加涂层和防护膜的物理防护的方法防止塑胶过早老化，其它器材方面都使用耐高原气候的电子元件，或是选用耐压及电流更大的电子元件。
[0022]本实施例光伏控制逆变一体装置的原理框图参看附图3，包括太阳能电池、充电控制电路、全桥架构电路、滤波变压电路和检测电路，太阳能电池通过太阳能输入接口连接充电控制电路，充电控制电路连接蓄电池，蓄电池输出端经全桥架构电路连接滤波变压电路，电源输出接口连接滤波变压电路的输出端，检测电路经SPWM产生电路连接全桥架构电路。所述检测电路还连接有输入电压取样电路和输出电压取样电路，输入电压取样电路由蓄电池的输出端接入检测电路，输出电压取样电路由滤波变压电路的输出端接入检测电路。检测电路还连接有输出功率取样电路和湿度检测电路。
[0023]由于低气压时的低空气密度使空气介电强度，空气冷却效应以及电弧间隙间空气介质强度降低，每升高1000米，绝缘强度降低8?15%。因此，本实施例通过增加高低压电路间安全间距来保证逆变器交直流间的绝缘强度。为保证在高原地区PCB板的绝缘强度，本实施例中，内部PCB电路板的电气间隙按:一次侧交流对直流部分多2.6mm ;一次侧直流地对大地彡3.3mm( 一次侧浮接地对大地)；一次侧部分对二次侧部分彡5.2mm ;二次侧部分之电隙间隙彡0.8mm ;二次侧地对大地彡1.3_。在决定间隙是否符合要求前，内部零件应先施于1N力，外壳施以30N力，以减少其距离，使确认为最差情况下，空间距离仍符合规定。爬电距离按:一次侧交流部分对直流部分多2.6mm ;一次侧直流地对地多5.2mm ;一次侧对二次侧彡8.5mm，间距< 8.5mm开槽；二次侧部分之间彡0.7mm ;二次侧地对大地彡2.6mm以上；变压器两级间彡10.5mm以上。
[0024]由于环境温度会随海拔上升而降低，但是空气会变稀薄，会对逆变器的散热有一定的影响，每升高1000米，温升要增加3?10%，本实施例可通过提高整机逆变效率和加大功率器件的散热器来解决此问题。
[0025]本实施例中，充电控制电路采用MPPT太阳能控制器，其电路图如图4所示，通过DC/DC变换器(BUCK拓扑结构采用同步整流方式)，通过最大功率跟踪算法寻找最大功率点并使太阳能电池最大功率输出。其中一路连接直流母线，太阳能源直接逆变成交流提供负载使用，另一路连接蓄电池组，太阳能源对蓄电池组进行充电，保证电池始终处于最佳工作状态，另一路连接直流负载，直接驱动直流负载，有效提高能源利用率，其最大跟踪效率达99%。
[0026]本身实施例中，内部逆变单元采用工频全桥式逆变架构，全桥架构电路的电路图如图5所示，全桥电路两侧的四个桥臂由全可控开关器件组成，经过隔离变压器输出交流电源，其中在直流母线负极串接的励磁电抗由超微晶磁芯材料设计，通过对励磁电抗的调整，能有效降低空载时的励磁电流，其逆变单元逆变转换效率为91 %，该逆变单元电路结构简单、稳定性好、实用性强，可以广泛运用于各种工频逆变器电路中，在提高逆变效率的同时，能够减小在同等负载条件下蓄电池的放电电流，延长蓄电池的使用寿命。
[0027]普通空气对流散热的器件在海拔升高时，由于空气的气压减小，空气密度减小，散热能力减弱。每升高1000米，温升要增加3?10%。本实用新型通过提高整机逆变效率，降低空载运行电流。在低海拔地区效率为85%，空载电流不超过额定输入电流的3%。而在高海拔地区效率为91%，空载电流不超过额定输入电流的1.2%。
[0028]高原地区气候干燥，且多沙尘，空气中的含尘量是低海拔地区的5?15倍，长期使用易造成PCB板面尘土堆积，本实用新型通过分体型机箱设计，将控制机箱与电池机箱分开。在方便用户更换电池的同时起到箱体密封防尘的作用。
[0029]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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高原型的光伏控制逆变一体装置，包括装置外壳、设置在装置外壳上的太阳能输入接口和电源输出接口，设置在装置外壳内的蓄电池和电路板，其特征在于:所述电路板包括充电控制电路、全桥架构电路、滤波变压电路和检测电路，所述太阳能输入接口连接所述充电控制电路，所述充电控制电路连接所述蓄电池，所述蓄电池输出端经全桥架构电路连接所述滤波变压电路，所述电源输出接口连接所述滤波变压电路的输出端，所述检测电路连接所述全桥架构电路。2.根据权利要求1所述的高原型的光伏控制逆变一体装置，其特征在于:所述检测电路经SPWM产生电路连接所述全桥架构电路。3.根据权利要求1所述的高原型的光伏控制逆变一体装置，其特征在于:所述电路板还包括输入电压取样电路和输出电压取样电路，所述输入电压取样电路由所述蓄电池的输出端接入所述检测电路，所述输出电压取样电路由所述滤波变压电路的输出端接入所述检测电路。4.根据权利要求1所述的高原型的光伏控制逆变一体装置，其特征在于:所述检测电路还连接有输出功率取样电路和湿度检测电路。5.根据权利要求1所述的高原型的光伏控制逆变一体装置，其特征在于:所述装置外壳内由上箱体和下箱体组成，所述电路板设置在所述上箱体，所述蓄电池设置在下箱体。6.根据权利要求1所述的高原型的光伏控制逆变一体装置，其特征在于:所述电路板的电气间隙设置为:一次侧交流部分对直流部分^ 2.6mm ；一次侧直流地对大地^ 3.3mm ；一次侧部分对二次侧部分多5.2mm ;二次侧部分之电气间隙多0.8mm ;二次侧地对大地^ 1.3mmο7.根据权利要求1所述的高原型的光伏控制逆变一体装置，其特征在于:所述电路板的爬电距离按:一次侧交流部分对直流部分彡2.6mm ;一次侧直流地对地彡5.2mm ;一次侧部分对二次侧部分彡8.5mm ;二次侧部分之间彡0.7mm ;二次侧地对大地彡2.6mm ;变压器两级间^ 10.5mm。
【文档编号】H02S40-32GK204290462SQ201420757714
【发明者】熊芸 [申请人]深圳市金三科电子有限公司