本實用新型涉及一種光伏逆變系統(tǒng)，屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變、升壓一體化設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，世界各國都在加大對新能源和可再生能源的支持力度，新能源和可再生能源的發(fā)展越來越受到世界各國的關(guān)注。太陽能光伏發(fā)電作為一種用之不竭、儲量巨大的綠色可再生能源，正在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，光伏并網(wǎng)發(fā)電正成為我國新能源應(yīng)用的一個熱點和亮點。

圖1給出了現(xiàn)有光伏系統(tǒng)中箱式逆變器房和箱式變壓器的現(xiàn)場安裝示意圖。目前光伏發(fā)電站的設(shè)計方案中，箱式逆變器房和箱式變壓器作為兩套獨立的電氣設(shè)備布置，它們由不同的廠家提供，且在工程應(yīng)用中，兩個設(shè)備都需要澆筑獨立的鋼筋混泥土基礎(chǔ)，彼此之間相隔一定的安裝距離，采用三相交流線纜連接。而且，傳統(tǒng)光伏發(fā)電站中各監(jiān)測系統(tǒng)采用分散設(shè)計，大多采用不同的電路單元對箱式變壓器和逆變器的運行參數(shù)進行監(jiān)控，這種分散設(shè)計的方式采用了過多的電路部件，集成度低，電路部件由不同的供應(yīng)商生產(chǎn)、安裝、調(diào)試，造成對發(fā)電系統(tǒng)的管理不便。

圖2給出了現(xiàn)有光伏系統(tǒng)中箱式逆變器房和箱式變壓器的電氣原理圖。箱式逆變器房和箱式變壓器獨立設(shè)置，箱式逆變器房中的兩臺逆變器低壓側(cè)通過線纜，接入雙分裂變壓器，然后通過組合電器接入電網(wǎng)或電站的中壓系統(tǒng)。其中采用測控單元監(jiān)測雙分裂變壓器的電流、電壓和溫度情況，采用逆變器監(jiān)測單元監(jiān)測逆變器的運行參數(shù)，并且通過數(shù)據(jù)采集單元連接電站集控中心，進行數(shù)據(jù)交互。

這種設(shè)計方案主要存在著以下不足：

第一、兩臺設(shè)備空間上間隔較近，設(shè)備中重復(fù)使用部分電氣器件，造成器件應(yīng)用浪費且存在一定的電力損耗；

第二、箱式逆變器房和箱式變壓器之間采用大截面電纜連接，現(xiàn)場施工中敷設(shè)極為不方便，尤其在冬天施工時，可能造成連接的不可靠；

第三、箱式逆變器房和箱式變壓器作為兩臺設(shè)備，需要澆筑兩個鋼筋混泥土基礎(chǔ)，增加了施工時間和成本；

第四、在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中所用各種設(shè)備的廠家可能存在不統(tǒng)一，需要將不同廠家的柜體設(shè)備組裝起來，可能導(dǎo)致不同廠家的設(shè)備之間出現(xiàn)不匹配的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本實用新型提供了一種光伏逆變系統(tǒng)，將逆變器和雙分裂變壓器集成設(shè)置，且采用中央控制器取代了傳統(tǒng)的雙分裂變壓器中的測控單元和逆變單元的監(jiān)控單元，一站式解決了光伏逆變系統(tǒng)中所有的監(jiān)控信息的采集和控制，具有更科學(xué)合理的一體化布局、具有更高的安全性和穩(wěn)定性。

本實用新型實施例提供了一種光伏逆變系統(tǒng)，包括第一逆變器(2)、第二逆變器(3)、雙分裂變壓器(4)、中央控制器(9)、顯示單元(8)、以及組合電器(5)，所述第一逆變器(2)中包括第一直流/交流轉(zhuǎn)換單元(6)、第一斷路器(10)，所述第二逆變器(3)中包括第二直流/交流轉(zhuǎn)換單元(7)、第二斷路器(11)，其特征在于：所述第一逆變器(2)和第二逆變器(3)的輸入端分別通過所述第一斷路器(10)和第二斷路器(11)連接光伏組件，其輸出端分別直接連接于所述雙分裂變壓器(4)的低壓側(cè)；所述中央控制器(9)統(tǒng)一監(jiān)測所述第一直流/交流轉(zhuǎn)換單元(6)、第二直流/交流轉(zhuǎn)換單元(7)、雙分裂變壓器(4)和組合電器(5)的電氣信號，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實現(xiàn)對所述第一斷路器(10)、第二斷路器(11)以及組合電器(5)的控制；所述中央控制器(9)與所述顯示單元(8)連接，實現(xiàn)對所述第一逆變器(2)、第二逆變器(3)、雙分裂變壓器(4)和組合電器(5)的信息集中顯示和設(shè)置；所述雙分裂變壓器(4)的輸出側(cè)連接所述組合電器(5)的輸入端；所述組合電器(5)的輸出端與電網(wǎng)連接，實現(xiàn)對電能的輸送。

較佳地，第一逆變器和第二逆變器的輸出端分別通過隔離開關(guān)連接于所述雙分裂變壓器的低壓側(cè)。

較佳地，所述中央控制器包含第一通訊單元、第二通訊單元、信號采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、電器控制單元；所述第一通訊單元與所述第一逆變器、第二逆變器、顯示單元交換數(shù)據(jù)；所述第二通訊單元與電站集控中心交換數(shù)據(jù)；所述信號采集單元采集所述雙分裂變壓器的溫度信號、組合電器的狀態(tài)信號；所述數(shù)據(jù)處理單元對輸入中央控制器的信號進行邏輯處理；所述電氣控制單元根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理單元的輸入信號，對所述第一斷路器、第二斷路器、以及組合電器進行脫扣控制。

較佳地，所述第一斷路器和第二斷路器能夠采用隔離開關(guān)和熔斷器的組合電路替代。

較佳地，所述第一斷路器和第二斷路器能夠采用多個容量更小的斷路器并聯(lián)替代。

較佳地，所述電氣信號包括電壓、電流和溫度信號中的至少一種。

較佳地，所述監(jiān)測結(jié)果通過所述顯示單元進行顯示。

較佳地，所述第一直流/交流轉(zhuǎn)換單元和第二直流/交流轉(zhuǎn)換單元均包括直流濾波器、逆變橋、交流濾波器和交流接觸器。

較佳地，所述組合電器包括熔斷器、負荷開關(guān)、隔離開關(guān)和防雷器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型存在以下技術(shù)效果：

第一、省去箱式變壓器(簡稱箱變)低壓側(cè)輸入斷路器、防雷器，和逆變器輸出側(cè)的斷路器、防雷器，節(jié)省了設(shè)備成本。

第二、減少了分散設(shè)計的電路單元，提高了監(jiān)控單元的集成度和界面友好性，更加方便現(xiàn)場運維人員檢修。

第三、縮短箱變和逆變器之間的線纜，減少施工時間，提高線纜連接可靠性。

第四、減少現(xiàn)場設(shè)備吊裝、安裝的時間和費用。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有光伏系統(tǒng)中箱式逆變器房和箱式變壓器的現(xiàn)場安裝示意圖；；

圖2是現(xiàn)有光伏系統(tǒng)中箱式逆變器房和箱式變壓器的電氣原理圖；

圖3是本實用新型光伏逆變系統(tǒng)的第一實施例的電氣原理圖；

圖4是本實用新型光伏逆變系統(tǒng)的第二實施例的電氣原理圖；

圖5是本實用新型中央控制器的電路結(jié)構(gòu)圖；

附圖標記：附圖中的標記說明，1—光伏逆變系統(tǒng)、2—第一逆變器、3—第二逆變器、4—雙分裂變壓器、5—組合電器、5_1—熔斷器、5_2—負荷開關(guān)、5_3—隔離開關(guān)、5_4—防雷器、6—第一直流/交流轉(zhuǎn)換單元、7—第二直流/交流轉(zhuǎn)換單元、8—顯示單元、9—中央控制器、9_1—電器控制單元、9_2—信號采集單元、9_3—數(shù)字處理單元、9_4—第二通訊單元、9_5—第一通訊單元、10—第一斷路器、11—第二斷路器、12—第一隔離開關(guān)、13—第二隔離開關(guān)。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本實用新型實施例提供的技術(shù)方案做進一步詳細的敘述。

參見附圖3、4，本實用新型的光伏逆變系統(tǒng)(1)用于光伏發(fā)電站中，該光伏逆變系統(tǒng)將逆變器單元和雙分裂變壓器(4)、組合電器(5)等設(shè)備集成設(shè)置，所述逆變器單元的輸入端接收光伏組件(例如采用太陽能電池板)提供的直流電能，并將該電能轉(zhuǎn)換成供雙分裂變壓器(4)接收的交流電，該雙分裂變壓器(4)將接收的交流電升壓，并最終轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)碾妷?例如交流1kV-20kV)，經(jīng)過組合電器(5)送入電網(wǎng)，光伏逆變系統(tǒng)(1)內(nèi)所有的監(jiān)控信息統(tǒng)一接入中央控制器(9)，通過顯示單元(8)中統(tǒng)一的界面，管理該系統(tǒng)和對應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)。

實施例一：

參見附圖3，上述逆變器單元包括第一逆變器(2)和第二逆變器(3)，第一逆變器(2)中包括第一直流/交流轉(zhuǎn)換單元(6)、以及第一斷路器(10)；第二逆變器(3)中包括第二直流/交流轉(zhuǎn)換單元(7)、以及第二斷路器(11)；本實用新型中的直流/交流轉(zhuǎn)換單元可為本領(lǐng)域任何能夠?qū)⒅绷鬓D(zhuǎn)換成交流的裝置，優(yōu)選為包括直流濾波器、逆變橋、交流濾波器和交流接觸器。

優(yōu)選地，所述第一斷路器(10)和第二斷路器(11)能夠采用隔離開關(guān)和熔斷器的組合電路替代；優(yōu)選地，所述第一斷路器(10)和第二斷路器(11)也能夠采用多個容量更小的斷路器并聯(lián)替代；術(shù)語“容量更小”是指相對于所述第一斷路器(10)和第二斷路器(11)的容量。

第一逆變器(2)和第二逆變器(3)的輸入端分別通過第一斷路器(10)和第二斷路器(11)連接光伏組件，優(yōu)選地，在該輸入端連接防雷器；其輸出端直接連接于所述雙分裂變壓器(4)的低壓側(cè)；雙分裂變壓器(4)的輸出側(cè)連接組合電器(5)的輸入側(cè)，所述組合電器(5)的輸出側(cè)與電網(wǎng)連接，實現(xiàn)對電能的輸送。

實施例二：

參見附圖4，上述逆變器單元包括第一逆變器(2)和第二逆變器(3)，第一逆變器(2)中包括第一直流/交流轉(zhuǎn)換單元(6)、第一斷路器(10)以及第一隔離開關(guān)(12)；第二逆變器(3)中包括第二直流/交流轉(zhuǎn)換單元(7)、第二斷路器(11)以及第二隔離開關(guān)(13)；本實用新型中的直流/交流轉(zhuǎn)換單元可為本領(lǐng)域任何能夠?qū)⒅绷鬓D(zhuǎn)換成交流的裝置，優(yōu)選為包括直流濾波器、逆變橋、交流濾波器和交流接觸器。

第一逆變器(2)和第二逆變器(3)的輸入端分別通過第一斷路器(10)和第二斷路器(11)連接光伏組件，優(yōu)選地，在該輸入端連接防雷器；其輸出端分別通過所述第一隔離開關(guān)(12)和第二隔離開關(guān)(13)連接于所述雙分裂變壓器的低壓側(cè)；雙分裂變壓器(4)的輸出側(cè)連接組合電器(5)的輸入側(cè)，所述組合電器(5)的輸出側(cè)與電網(wǎng)連接，實現(xiàn)對電能的輸送。

采用了上述隔離開關(guān)，使得電網(wǎng)中需要停電的部分與逆變器單元帶電部分可靠地隔離，以保證檢修工作的安全進行。

上述實施例一和實施例二對應(yīng)的光伏逆變系統(tǒng)(1)中，均設(shè)置有中央控制器(9)，所述中央控制器(9)統(tǒng)一監(jiān)測所述直流/交流轉(zhuǎn)換單元(6,7)、雙分裂變壓器(4)和組合電器(5)的電氣信號，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實現(xiàn)對所述第一斷路器(10)、第二斷路器(11)以及組合電器(5)的脫扣控制；當(dāng)監(jiān)測到故障信息時，由中央控制器(9)發(fā)出開關(guān)電器的脫扣命令；所述中央控制器(9)與所述顯示單元(8)連接，實現(xiàn)對所述第一逆變器(2)、第二逆變器(3)、雙分裂變壓器(4)和組合電器(5)的信息集中顯示和設(shè)置。

上述實施例一和實施例二對應(yīng)的光伏逆變系統(tǒng)(1)中，均設(shè)置有組合電器(5)，連接雙分裂變壓器(4)的輸出端；經(jīng)雙分裂變壓器(4)轉(zhuǎn)換后的電壓(例如交流1kV-20kV)，通過組合電器(5)最終輸出到電網(wǎng)。組合電器(5)內(nèi)部可安裝有熔斷器(5-1)、負荷開關(guān)(5-2)、隔離開關(guān)(5-3)和防雷器(5-4)，進一步提高發(fā)電站的安全性、穩(wěn)定性。

參見附圖5，中央控制器(9)中包括第一通訊單元(9_5)、第二通訊單元(9_4)、信號采集單元(9_2)、數(shù)據(jù)處理單元(9_3)以及電器控制單元(9_1)；該電器控制單元(9_1)是中央控制器(9)的數(shù)據(jù)處理核心單元，負責(zé)對接收的數(shù)據(jù)進行處理。第一通訊單元(9_5)與所述第一逆變器(2)、第二逆變器(3)以及顯示單元(8)交換數(shù)據(jù)；第二通訊單元(9_4)與電站集控中心交換數(shù)據(jù)；信號采集單元(9_2)采集所述雙分裂變壓器(4)的溫度信號、以及組合電器(5)的狀態(tài)信號；數(shù)據(jù)處理單元(9_3)對輸入中央控制器(9)的信號進行邏輯處理；電器控制單元(9_1)根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理單元(9_3)的輸入信號，對所述第一斷路器(10)、第二斷路器(11)以及組合電器(5)進行脫扣控制。

本實用新型的光伏逆變系統(tǒng)(1)由于集成了逆變器單元和雙分裂變壓器，并且將系統(tǒng)中所有的監(jiān)控信息統(tǒng)一接入中央控制器(9)，相對于現(xiàn)有光伏系統(tǒng)，省去了傳統(tǒng)雙分裂變壓器內(nèi)輸入側(cè)(也稱低壓側(cè))的斷路器和防雷器、省去了逆變器單元輸出側(cè)的斷路器和防雷器，進一步節(jié)省了生產(chǎn)成本；同時，從控制方面看，取消了傳統(tǒng)雙分裂變壓器中的測控單元和逆變器的監(jiān)控單元，當(dāng)檢測到故障信息時，由中央控制器(9)統(tǒng)一發(fā)出開關(guān)電器的脫扣命令。

相應(yīng)地，根據(jù)本實用新型文字記載以及實質(zhì)公開的光伏逆變系統(tǒng)的電氣電路圖，其對應(yīng)的控制方法也在本實用新型公開的范疇。即，本實用新型也公開了一種用于光伏發(fā)電站的控制方法，所述方法用來控制上述光伏逆變系統(tǒng)。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內(nèi)。本實用新型要求的保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。