專利名稱：光伏并網(wǎng)逆變電源的濾波、變壓一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)，是并網(wǎng)逆變電源系統(tǒng)的核心控制設(shè)備，直接 應(yīng)用于麗級(jí)聚光型(CPV)并網(wǎng)電站。
背景技術(shù)：
太陽能光伏發(fā)電是目前已知發(fā)電方式中最清潔、最安全、潛力最大的新興發(fā)電方 式。隨著能源短缺和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，對(duì)光伏發(fā)電的研究和應(yīng)用具有重大意義。我 國(guó)于1958年開始太陽能電池研究，于1971年首次成功應(yīng)用于東方紅二號(hào)衛(wèi)星，1973年開 始用于地面。在20世紀(jì)八、九時(shí)年代，限于價(jià)格和產(chǎn)量，我國(guó)光伏市場(chǎng)在緩慢中發(fā)展，除衛(wèi) 星電源，地面上太陽能電池多用于小功率系統(tǒng)，并先后從國(guó)外引進(jìn)多條太陽能電池生長(zhǎng)線。 2000年，我國(guó)太陽能電池累計(jì)用量為15麗。從九十年代后期至今，中國(guó)光伏發(fā)電在產(chǎn)業(yè)化 和應(yīng)用方面都取得了很大的進(jìn)展，在遠(yuǎn)離電網(wǎng)地區(qū)的電力建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。2002年， 原國(guó)家計(jì)委啟動(dòng)了"西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計(jì)劃"，計(jì)劃通過光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七 省區(qū)780個(gè)無電鄉(xiāng)的用電問題，這一項(xiàng)目大大剌激了我國(guó)光伏工業(yè)的發(fā)展。目前，我國(guó)在光 伏電站、并網(wǎng)或獨(dú)立運(yùn)行逆變器、光伏戶用系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)等方面均取得了一定進(jìn)展， 出現(xiàn)了一些太陽能專業(yè)廠家。作為太陽能發(fā)電核心部分之一的并網(wǎng)逆變電源，對(duì)于提高光 伏器件的利用率和使用性能意義重大，正朝著模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、工業(yè)化的方向發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容目的通過并網(wǎng)逆變電源的濾波、變壓一體化裝置改善并網(wǎng)逆變輸出的交流電壓 和交流電流諧波分量，降低并網(wǎng)逆變電源對(duì)電網(wǎng)的干擾。 本發(fā)明技術(shù)方案為并網(wǎng)逆變電源的濾波、變壓一體化裝置的主要部件包括以下 幾部分(l)器身包括鐵心、繞組、絕緣部件及引線；(2)冷卻裝置；(3)保護(hù)裝置包括溫 度繼電器和測(cè)溫裝置等；(4)絕緣套管包括熱縮管，蠟管。 有益效果采用這種濾波、變壓一體化裝置后，就可以省略需要單獨(dú)進(jìn)行濾波整形 的電抗器，不僅減小了并網(wǎng)逆變電源的體積，節(jié)省了并網(wǎng)逆變電源成本，而且還改善了輸出 諧波分量，降低了電抗器工作時(shí)產(chǎn)生的高頻噪音。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。 需要解決的問題沒有采用濾波、變壓一體化裝置以前，并網(wǎng)逆變器是必須要通過 電抗器來進(jìn)行濾波整形，降低輸出電壓和電流的諧波分量，當(dāng)電抗器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的 高頻噪音，并且在電抗器上的電壓差會(huì)以熱量的形式消耗，大量的熱量還需要增加散熱裝置來散熱，增大了機(jī)箱體積還降低了整個(gè)并網(wǎng)逆變電源的逆變效率。 技術(shù)方案變壓器的基本原理當(dāng)一個(gè)正弦交流電壓Ul加在初級(jí)線圈兩端時(shí)，導(dǎo) 線中就有交變電流II并產(chǎn)生交變磁通4 l，它沿著鐵心穿過初級(jí)線圈和次級(jí)線圈形成閉合 的磁路。在次級(jí)線圈中感應(yīng)出互感電勢(shì)U2，同時(shí)41也會(huì)在初級(jí)線圈上感應(yīng)出一個(gè)自感電 勢(shì)E1，E1的方向與所加電壓U1方向相反而幅度相近，從而限制了 II的大小。為了保持磁通 由1的存在就需要有一定的電能消耗，并且變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時(shí)次級(jí)沒接 負(fù)載，初級(jí)線圈中仍有一定的電流，這個(gè)電流稱為"空載電流"。 如果次級(jí)接上負(fù)載，次級(jí)線圈就產(chǎn)生電流12，并因此而產(chǎn)生磁通4 2， 42的方向 與4 1相反，起了互相抵消的作用，使鐵心中總的磁通量有所減少，從而使初級(jí)自感電壓E1 減少，其結(jié)果使II增大，可見初級(jí)電流與次級(jí)負(fù)載有密切關(guān)系。當(dāng)次級(jí)負(fù)載電流加大時(shí)II 增加，4 1也增加，并且4 1增加部分正好補(bǔ)充了被4 2所抵消的那部分磁通，以保持鐵心 里總磁通量不變。如果不考慮變壓器的損耗，可以認(rèn)為一個(gè)理想的變壓器次級(jí)負(fù)載消耗的 功率也就是初級(jí)從電源取得的電功率。變壓器能根據(jù)需要通過改變次級(jí)線圈的圈數(shù)而改變 次級(jí)電壓，但是不能改變?cè)试S負(fù)載消耗的功率。 在電氣系統(tǒng)的回路中主要有電阻、電容、電感幾部分組成，通常電感是有抑制電流 變化的作用，它能使交流電移相.因此把有電感作用的繞線式的靜止感應(yīng)裝置稱為電抗 器。在電力系統(tǒng)中我們經(jīng)常采用的方法有串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電抗器。串聯(lián)電抗器是用來限 制短路電流，通常也在濾波器中與電容器串聯(lián)或者并聯(lián)用來限制電網(wǎng)中的高次諧波。 電感就是一個(gè)通交流電的螺線管線圈(可以含有鐵芯)。由于線圈在通電的瞬間 會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而該感應(yīng)電壓的反向是反抗所通電流形成的磁通，因此電感器件對(duì)變化 的電流存在一種阻礙作用，使其不能通過，這稱為感抗。所通信號(hào)變化越快，感抗就越大，因 此電感器件的特點(diǎn)是信號(hào)的頻率越高，器件對(duì)該信號(hào)的阻礙就越強(qiáng)。如果對(duì)電感通上一個(gè) 直流信號(hào)，那么器件對(duì)信號(hào)沒有阻礙。電感器件對(duì)交流電的阻礙作用使用在電源上，安裝在 整流后的電路中，可以擋住交流信號(hào)，而讓直流信號(hào)通過，仿佛是把交流信號(hào)過濾掉了。所 以，電感(或者電感和其它元器件的組合)又稱為濾波器。 消諧電抗器是使用在交流系統(tǒng)上的電抗器，與電容器連接用以調(diào)諧濾波回路，使 其在一定范圍內(nèi)諧振，用以減低阻抗或?yàn)V去諧波。消諧電抗器既可以并聯(lián)在系統(tǒng)上，也可以 串聯(lián)在系統(tǒng)上。消諧電抗器為單相或三相電抗器(油浸式或感式也可以采用分接抽頭線 圈，使其電感值在極限范圍中可以調(diào)節(jié))。 當(dāng)消諧電抗器在系統(tǒng)上為并聯(lián)接法時(shí)，要承受開關(guān)操作產(chǎn)生的涌流暫態(tài)過程。當(dāng) 電抗器在系統(tǒng)上為串聯(lián)接法時(shí)，還要承受可預(yù)見系統(tǒng)故障產(chǎn)生的過電流。消諧電抗器在系 統(tǒng)上是串聯(lián)接法還是并聯(lián)接法，按照其應(yīng)用來決定其額定值是否具有工頻和調(diào)諧頻率下的 電流或電壓。在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時(shí)，即XC =XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振(也 稱為電壓諧振)。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，電路的阻抗Z = V R2+XC-XL2 = R，電路中總阻 抗最小，電流將達(dá)到最大值。 發(fā)生諧振時(shí)，由于感抗和容抗相等，所以電感和電容兩端的電壓有效值相等，艮卩 UL = UC。又由于其相位相反，因此這兩個(gè)電壓是相互抵消的。在電容或電感的電壓有效值 為UL = UC = XLIO = "OLIO = "0LU/R。式中"0L/R稱為諧振電路的品質(zhì)因數(shù)，它代表
4電壓比。即UC/U或UL/U。品質(zhì)因數(shù)是衡量諧振電路特性的一個(gè)重要參數(shù)。如電路中電抗
越大，電阻越小，則品質(zhì)因數(shù)越高。因此電容或電感上的電壓值將比外加電壓大的多。 一般
電感、電容諧振電路的品質(zhì)因數(shù)可達(dá)幾十甚至幾百。所以串聯(lián)諧振又叫電壓諧振。在電力
系統(tǒng)中，串聯(lián)諧振將會(huì)產(chǎn)生高出電網(wǎng)額定電壓數(shù)倍的過電壓，對(duì)電力設(shè)備的安全造成很大
危害。在R-L-C串聯(lián)電路中，出現(xiàn)線路端電壓和電流同相位的現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。 本發(fā)明就是在變壓器的電磁感應(yīng)特性上引入消諧電抗，從而取消了獨(dú)立電抗器，
達(dá)到了光伏并網(wǎng)逆變電源的濾波、變壓一體化。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉
此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù) 范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種并網(wǎng)逆變電源的濾波、變壓一體化裝置，其特征在于，它由以下幾部分組成(1)器身包括鐵心、繞組、絕緣部件及引線；(2)冷卻裝置；(3)保護(hù)裝置包括溫度繼電器和測(cè)溫裝置；(4)絕緣套管包括熱縮管，蠟管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種并網(wǎng)逆變電源的濾波、變壓一體化裝置，主要包括以下幾部分(1)器身包括鐵心、繞組、絕緣部件及引線；(2)冷卻裝置；(3)保護(hù)裝置包括溫度繼電器和測(cè)溫裝置等；(4)絕緣套管包括熱縮管，蠟管。有益效果采用這種濾波、變壓一體化裝置后，就可以省略需要單獨(dú)進(jìn)行濾波整形的電抗器，不僅減小了并網(wǎng)逆變電源的體積，節(jié)省了并網(wǎng)逆變電源成本，而且還改善了輸出諧波分量，降低了電抗器工作時(shí)產(chǎn)生的高頻噪音。
文檔編號(hào)H02J3/38GK201533172SQ20092004647
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者孫邦伍, 張海波 申請(qǐng)人:南京冠亞電源設(shè)備有限公司