专利名称：高功率光伏并网逆变器的制作方法
技术领域：
本发明中涉及了一种高功率光伏并网逆变器。
背景技术：
目前市场上传统且应用较多的IOOkw光伏逆变器采用单级整体式架构，其工作原图如图I所示。这种架构逆变器一般只有一路MPPT控制器，一旦电池板阵列出现阴影遮挡、单块电池板失效、或者局部老化衰减时，会影响整体电池板阵列的输出功率，大幅降低系统发电效率；传统架构中直流侧没有升压环节，输入电压范围窄，低压下不能工作，也会降低电池板阵列的利用率；因为是整体单级式，一旦任何一个关键零部件出现故障，整机就会停机，等待维修，现场检修对检修人员要求较高，过程复杂，维修时间长，影响光伏电站的发电效益
发明内容
·本发明提供了一种高功率光伏并网逆变器，其发电效率大幅下降的风险小，部分出现故障时可以不停机检修。本发明公开了一种高功率光伏并网逆变器，它包括多个直流输入；多个逆变单元，其中一个逆变单元与一个直流输入相一一对应，每个逆变单元包括直流滤波模块，用于对直流输入进行滤波，升压模块，用于将从直流滤波模块中输出的直流电压进行升压，逆变模块，用于将升压后直流电压转变为交流电压，交流滤波单元，用于将升压后的交流电压进行滤波；MPPT控制器，用于对升压模块和逆变模块进行控制以使得每个直流输入具有最佳的工作电压；汇流母排，将从多个逆变单元中输出的交流电压汇总；交流断路器，设置在汇流母排和电网之间。优选地，在多个所述的直流输入与所述的逆变单元之间设置有直流防错接监测单
J Li ο优选地，所述直流防错接监测单元包括相互并联的第一路以及第二路，所述第一路上设置有相互串联的齐纳二极管、指示装置以及一导通方向与齐纳二极管击穿方向相反的反向二极管，所述第二路上设置有旁路电阻。优选地，多路进线电压的输出端上设置有一断路器，该断路器具有与所述多路进线电压的任一路相对应的一路控制开关。优选地，它还包括设置在汇流母排与交流断路器之间的EMI滤波器。优选地，它还包括设置在汇流母排与EMI滤波器之间的隔离变压器。优选地，它还包括并联设置在每个直流输入的防雷装置。优选地，它还包括设置在交流断路器与电网之间的接地保护装置。优选地，所述接地保护装置包括光伏熔断器、主控CPU、漏电流传感器、漏电流采样调理电路、接地断开开关；所述接地断开开关、所述漏电传感器以及所述光伏熔断器相串联接地；所述接地断开开关与所述漏电流传感器通过漏电流采样调理电路与所述主控CPU相连接，用于采集漏电流信号并传递给漏电流采样调理电路处理；所述的主控CPU与所述接地断开开关连接，用于接收漏电流采样电路处理后的漏电流信号并控制接地断开开关开
口 O优选地，它还包括一电池板，所述电池板阵列分成多个直流输入。本发明采用以上结构，具有以下优点
1、由于有多组直流输入，每组都有一路独立的MPPT控制器，那么任何一路发生遮挡、失效或者老化衰减，只会影响这一路的电池板组串的功率输出，而不会影响其他路的正常输出，从而将系统发电效率大幅下降的风险降到最低；
2、由于有多组直流输入，宽输入电压可以增大光伏逆变器工作电压范围，提高系统发电量，提高电站投资效益，并且可以适应更多的应用场合； 3、由于有多组直流输入，当其中一路出现故障时，能够在不停机的状况下对快速维护、甚至不停机维修能为客户减少发电损失，为企业减少；
4、设置了直流防错接监测单元以防止多组直流输入线路的错接，避免应错接而造成的损害。
附图I为现有技术中的高功率光伏并网逆变器。附图2为本发明第一实施方式的结构原理不意图。附图3为本发明第二实施方式的结构原理示意图。附图4为本发明中第三实施方式的结构原理示意图。附图5为本发明第四实施方式的结构原理示意图。附图6为本发明中逆变单元中的结构原理示意图。附图7为本发明中直流防错接监测单元安装在逆变器上的结构示意图。附图8为本发明中直流防错接监测单元内部结构示意图。附图9为本发明中接地保护装置的结构原理示意图。附图中11、逆变单元；12、主控CPU ; 13、漏电流采样调理电路；14、接地断开开关；15、漏电流传感器；16、光伏熔断器；17、薄膜电池组件；18、电网；20、直流开关；21、交流开关。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。如附图I所示，本发明的第一实施例，一种高功率光伏并网逆变器，它包括多个直流输入、直流防错接监测单元、多个逆变单元、汇流母排、交流断路器。多个直流输入由电池板阵列而成。本专利中IOOkW逆变器架构有五路直流输入，一路交流输出。直流防错接监测单元设置在多个直流输入与逆变单元之间，可通过每个检测电路直接或间接输出的模拟量或逻辑量判断进线端的接线正确与否。直流防错接监测单元可以对直流进线电压进行检测，在接线后开机前先对各路电压分别进行隔离采样模数转换，再由主控系统判断其接线正误。如图6和7所示，直流防错接监测单元还可以包括多路分别与逆变器的输入端相连的进线电压，在每路进线电压的正负端之间设置有一非线性电压检测电路，非线性电压检测电路包括相互并联的第一路以及第二路，第一路上设置有相互串联的齐纳二极管Z、指示装置以及一导通方向与齐纳二极管Z击穿方向相反的反向二极管D，第二路上设置有旁路电阻R2，旁路电阻在有些情况下可配置为无穷大，即R2位置直接断开。指示装置可以是各种由电流控制的指示电路，例如LED灯、光耦开关、电磁装置隔离输出等其他各种具有逻辑判断功能或通过模拟量对逆变器的工作状态进行判断的元器件。本实施例中，指示装置为串联在齐纳二极管Z与反向二极管D之间的LED灯。在正常状态下，各路进线电压相互隔离，各检测电路之间没有耦合，逆变器的正负端通过齐纳二极管Z，并使得LED灯亮并给出正常的指示信号。
当逆变器的正负端相互接反时，逆变器的正负端不能通过反向二极管D导通，使得LED灯熄灭并给出异常的指示信号。若此时，逆变器被贸然打开，反向二极管D对整个电路起到反向保护的作用。当逆变器的两路或多路进线电压的负负端或正正端相互接反时，如附图3所示，进线电压与分别设置在其上相互串联。此时，所有的电压检测电路处于串联状态，由于不同的参数设计，它们的电压检测输入等效阻抗会由于相互之间的区别而发生非线性的变化，产生较大差异，导致每个检测电路两端的电压产生较大差异。当任一路非线性电压检测电路中两侧的电压达不到齐纳二极管Z的击穿电压时，齐纳二极管Z的电阻就会变得无限大，以使得电流从旁路电阻R2中穿过，导致LED灯熄灭，指示装置的输出信号不同，通过分析输出信号，即可很容易的判断接线错误。同时，也可以确定出错点。在多路进线电压与所述逆变器之间即多路进线电压的输出端上设置有一断路器，该断路器具有与所述多路进线电压的任一路相对应的一路控制开关。由于各个电路分别独立，通过简单的断路器的控制开关即可控制使用或移除所有的电压检测电路，如一逆变器具有4路进线电压就仅需要一个具有4路控制开关的断路器控制逆变的分断即可，这会大幅降低无用损耗。一个逆变单元与一个直流输入相一一对应，即由一个直流输入就有一个与其相电连的逆变单元。如图6所示，每个逆变单元包括直流滤波模块、升压模块、逆变模块、交流滤波单元、MPPT控制器。直流滤波模块用于对直流输入进行滤波，升压模块用于将从直流滤波模块中输出的直流电压进行升压，逆变模块用于将升压后直流电压转变为交流电压，交流滤波单元用于将升压后的交流电压进行滤波，MPPT控制器用于对升压模块和逆变模块进行控制以使得每个直流输入具有最佳的工作电压。汇流母排与多个逆变单元相电连，将从多个逆变单元中输出的交流电压汇总成一路输出。在汇流母排与电网之间依次设置有隔离变压器、EMI滤波器、交流断路器、接地保护装置。隔离变压器实现与电网的隔离。EMI滤波器滤除交流输出的高频分量，改善逆变器的EMI性能。交流断路器实现与电网的离合，同时具有过流过热脱钩保护功能。如图9所示，接地保护装置包括光伏熔断器16、主控CPU12、漏电流传感器15、漏电流采样调理电路13、接地断开开关14 ；
接地断开开关14、漏电传感器15、光伏熔断器16串联、光伏熔断器16接地；接地断开开关电连接薄膜电池组件17。漏电流传感器15通过漏电流采样调理电路13与主控CPU12连接，用于采集漏电流信号并传递给漏电流采样调理电路13处理；
主控CPU12与接地断开开关14连接，用于接收漏电流采样电路处理后的漏电流信号并智能控制接地断开开关14开合。接地保护 装置还包括设于直流信号线上的直流开关20及设于交流信号线上的交流开关21。工作过程中，如果发生间接或直接漏电，此时漏电流传感器15检测漏电信号并经漏电流采样调理电路13进行信号调理后发送给主控CPU12，主控CPU12可智能选择断开接地断开开关14、直流开关20、交流开关21。当直接漏电且接地断开开关14、直流开关20、交流开关21、主控CPU12、漏电流传感器15、漏电流采样调理电路13等元器件发生故障，导致开关无法断开时，光伏熔断器16熔断，完成断开保护功能。接地保护装置还包括一设置在薄膜电池组件17与逆变单元11之间受主控CPU12控制的直流开关20。接地保护装置还包括一设置在逆变单元11的输出端且受主控CPU12控制的直流开关21。在本实施例中，高功率光伏并网逆变器还包括并联设置在每个直流输入的防雷装置。如附图3所示，本发明的第二实施例中，当隔离情况比较优良的情况下可以省去隔离变压器。如附图4所示，本发明的第三实施例中，该高功率光伏并网逆变器的EMI性能较佳的情况下，可省去EMI滤波器。如附图5所示，本发明的第四实施例中，在某些要求不高线路不复杂的情况下，可省去直流防错接监测单元，可以通过仪表人工手动检测进线电压的方式来判断接线正误。本发明采用以上结构，具有以下优点
1、由于有多组直流输入，每组都有一路独立的MPPT控制器，那么任何一路发生遮挡、失效或者老化衰减，只会影响这一路的电池板组串的功率输出，而不会影响其他路的正常输出，从而将系统发电效率大幅下降的风险降到最低；
2、由于有多组直流输入，宽输入电压可以增大光伏逆变器工作电压范围，提高系统发电量，提高电站投资效益，并且可以适应更多的应用场合；
3、由于有多组直流输入，当其中一路出现故障时，能够在不停机的状况下对快速维护、甚至不停机维修能为客户减少发电损失，为企业减少；
4、设置了直流防错接监测单元以防止多组直流输入线路的错接，避免应错接而造成的损害。以上对本发明的特定实施例结合图示进行了说明，很明显的在不离开本发明的范围和精神的基础上，可以对现有技术和工艺进行很多修改。在本发明的所属技术领域中，只要掌握通常知识，就可以在本发明的技术要旨范围内，进行多种多样的变更。
权利要求
1.一种高功率光伏并网逆变器，其特征在于，它包括 多个直流输入； 多个逆变单兀，其中一个逆变单兀与一个直流输入相对应，每个逆变单兀包括直流滤波模块，用于对直流输入进行滤波；及升压模块，用于将从直流滤波模块中输出的直流电压进行升压；及逆变模块，用于将升压后直流电压转变为交流电压；及交流滤波单元，用于将升压后的交流电压进行滤波 '及MPPT控制器，用于对升压模块和逆变模块进行控制以使得每个直流输入具有最佳的工作电压； 汇流母排，将从多个逆变单元中输出的交流电压汇总； 交流断路器，设置在汇流母排和电网之间。
2.根据权利要求I所述的高功率光伏并网逆变器，其特征在于它还包括设置在多个所述的直流输入与所述的逆变单元之间的直流防错接监测单元。
3.根据权利要求2所述的高功率光伏并网逆变器，其特征在于所述直流防错接监测单元包括相互并联的第一路以及第二路，所述第一路上设置有相互串联的齐纳二极管、指示装置以及一导通方向与齐纳二极管击穿方向相反的反向二极管，所述第二路上设置有旁路电阻。
4.根据权利要求3所述的高功率光伏并网逆变器，其特征在于它还包括设置在多路进线电压的输出端上的一断路器，该断路器具有与所述多路进线电压的任一路相对应的一路控制开关。
5.根据权利要求I所述的高功率光伏并网逆变器，其特征在于它还包括设置在汇流母排与交流断路器之间的EMI滤波器。
6.根据权利要求4所述的高功率光伏并网逆变器，其特征在于它还包括设置在汇流母排与EMI滤波器之间的隔离变压器。
7.根据权利要求I所述的高功率光伏并网逆变器，其特征在于它还包括并联设置在每个直流输入的防雷装置。
8.根据权利要求I所述的高功率光伏并网逆变器，其特征在于它还包括设置在交流断路器与电网之间的接地保护装置。
9.根据权利要求8所述的高功率光伏并网逆变器，其特征在于所述接地保护装置包括光伏熔断器、主控CPU、漏电流传感器、漏电流采样调理电路、接地断开开关；所述接地断开开关、所述漏电传感器以及所述光伏熔断器相串联接地；所述接地断开开关与所述漏电流传感器通过漏电流采样调理电路与所述主控CPU相连接，用于采集漏电流信号并传递给漏电流采样调理电路处理；所述的主控CPU与所述接地断开开关连接，用于接收漏电流采样电路处理后的漏电流信号并控制接地断开开关开合。
10.根据权利要求I所述的高功率光伏并网逆变器，其特征在于它还包括一电池板，所述电池板阵列分成多个直流输入。
全文摘要
本发明公开了一种高功率光伏并网逆变器，它包括多个直流输入；多个逆变单元，其中一个逆变单元与一个直流输入相一一对应，一个逆变单元包括直流滤波模块，用于对直流输入进行滤波，升压模块，用于将从直流滤波模块中输出的直流电压进行升压，逆变模块，用于将升压后直流电压转变为交流电压，交流滤波单元，用于将升压后的交流电压进行滤波；MPPT控制器，用于对升压模块和逆变模块进行控制以使得每个直流输入具有最佳的工作电压；汇流母排，将从多个逆变单元中输出的交流电压汇总；交流断路器，设置在汇流母排和电网之间。
文档编号H02J3/38GK102882227SQ20121033947
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者施建, 孙耀杰 申请人:江苏兆伏新能源有限公司