專利名稱：一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的逆變設(shè)備，如一臺500kw的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，一般包括兩個250kw的功率模塊，每個功率模塊都包含安裝有3個相位功率開關(guān)器件的疊層母排和散熱器，由3個相位開關(guān)損耗引起的熱量通過同一個散熱器和同一個風冷風道散熱，熱量的過于集中和風道形成過長導(dǎo)致每個功率模塊組的散熱效率低、效果差，為了使功率開關(guān)器件能夠工作在較合理的溫度區(qū)間內(nèi)，現(xiàn)有技術(shù)往往采用大功率的散熱風機來彌補由于散熱效率低下而帶來的工作溫度升高。 又如中國專利號為200710029765. 8的發(fā)明專利所公開的風冷大功率逆變器功率柜，包括柜體和安裝在柜體內(nèi)腔的功率單元，柜體的相對兩側(cè)設(shè)有進風門，柜體的頂部設(shè)有抽風機；功率單元在柜體的內(nèi)腔呈點狀分布或條狀分布，使功率單元之間形成間隙，這些間隙及功率單元的散熱風道在柜體的內(nèi)腔形成風道，抽風機的吸風口正對風道。又如中國專利號為200910075267. 6的發(fā)明專利所公開的變頻器功率模塊，包括基板，基板后部固定有熱管散熱器，熱管散熱器的底部設(shè)置有吹風機，頂部設(shè)置有引風管道，引風管道內(nèi)設(shè)置有抽風機；其在運行過程中，功率器件發(fā)出的熱量通過基板傳導(dǎo)到熱管散熱器上，在熱管散熱器底部吹風機的作用下，熱量散發(fā)到引風管道里，之后在引風管道內(nèi)抽風機的作用下，熱量被迅速抽到變頻器柜體外部。上述兩個專利所公開的功率柜一般也是由多個功率模塊層疊構(gòu)成，每個功率模塊都實現(xiàn)A、B、C三個相位的變流，且包含用于實現(xiàn)3個相位變流的若干個功率開關(guān)器件、I塊疊層母排、I塊散熱器和若干電容，在這種系統(tǒng)中，ABC三個相位的變流將通過同一塊疊層母排輸出，變流產(chǎn)生的熱損耗將通過同一塊散熱器散發(fā)，因此，整個功率模塊采用同一個風道和同一塊散熱器散熱，因此，此種風冷形式風程一般為縱向且較長，且需采用功率較大的抽風機，從而能耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，此種逆變器所需的散熱風機功率較低，且具有較好的散熱效果。本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，包括機箱、電氣柜、工作變壓器、正極銅排、負極銅排、與正極銅排連接的接觸器一、檢測接觸器一出線端電流的電流傳感器一、與接觸器一及負極銅排都連接的逆變模塊、與逆變模塊連接的電抗器、與電抗器并聯(lián)的三相電容、檢測電抗器與三相電容輸出端電流的電流傳感器二、與電抗器輸出端連接的濾波器、與濾波器連接的接觸器二、與接觸器二連接的斷路器，所述逆變模塊包括至少一組功率模塊組，所述功率模塊組包括每個都用于實現(xiàn)一個相位變流的三個功率模塊，每個功率模塊都具有單獨的疊層母排。
此種三相并網(wǎng)逆變器的功率模塊組的三個功率模塊都具有獨立的疊層母排，因此，每個功率模塊都可以具有獨立的散熱器；現(xiàn)有技術(shù)中，由于三個相位的大功率開關(guān)器件都集中于一個塊疊層母排上通過同一個散熱器散熱，熱量的過于集中和由于散熱器面積巨大而導(dǎo)致的風道形成過長使得每個功率模塊組的散熱效率低、效果差，因此，需要采用較高功率的散熱風機；本發(fā)明由于三個功率模塊相互獨立設(shè)置，每個風道的散熱功率和風程都大大的減小，所以采用較小功率的風機就能得到較好的散熱效果。作為本發(fā)明的優(yōu)選，每個功率模塊都包括位于對應(yīng)疊層母排上部的IGBT組件、位于疊層母排下部的電容組件。 在縱向位置上，現(xiàn)有技術(shù)中電容組件一般都設(shè)置于機箱上部，由于熱量都會向外輻射，特別是向上輻射，因此，特別是下方的IGBT組件也會對電容組件有較大的熱輻射影響，因此，現(xiàn)有技術(shù)中的電容組件散熱較差；本發(fā)明由于每個功率模塊都為獨立設(shè)置，因此不同相位的功率模塊之間的散熱影響較小，且由于電容組件與IGBT組件的上述分布形式，使得電容組件受IGBT組件熱輻射的影響更小。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述每個功率模塊的IGBT組件與電容組件都位于對應(yīng)疊層母排的同一側(cè)。本發(fā)明的上述設(shè)置，則有利于使功率模塊組的體積更為緊湊，有利于減小功率模塊組的體積。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述功率模塊橫向并排分布；每個功率模塊都還包括用于對IGBT組件散熱的散熱器；每個功率模塊組的其中一對相鄰功率模塊的散熱器相向分布。上述設(shè)置，使得散熱器相向分布的兩個相鄰功率模塊可以同時使用一組風機進行散熱，兩個相向的散熱器正好形成一個用于風冷的風道；在變流功率需要兩組功率模塊組的時候，雖然本發(fā)明需要三組風機進行散熱，而現(xiàn)有技術(shù)雖只需要兩組風機，但由于現(xiàn)有技術(shù)中一組風機同時需要對三個功率模塊同時散熱，所以其所需散熱總量約是本發(fā)明的150%，同時由于現(xiàn)有技術(shù)中所采用的疊層母排面積約是本發(fā)明的3倍，所以現(xiàn)有技術(shù)風冷的行程是本發(fā)明的2倍左右；因此，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有更高的散熱效率，同時所需的風扇功率較小，散熱能耗更低，同時，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明更有利于降低IGBT組件的工作溫度；在現(xiàn)有技術(shù)中，功率模塊呈較扁的長方體形狀，體積為本發(fā)明中使用模塊的3-4倍，所以在安裝時很難綜合考慮機箱內(nèi)部橫向、縱向和深度方向的空間利用率，本發(fā)明中的功率模塊因為體積較小，所以較為靈活，因此，本發(fā)明的空間利用率更高，設(shè)備體積和占地面積則更??；在現(xiàn)有技術(shù)中，為了滿足散熱的需要，設(shè)備往往會采用較大功率的散熱風機和較寬的風道，而機箱內(nèi)部的空間又不是很寬裕，所以這些風機往往被安裝于機箱外部，本發(fā)明中功率模塊的風道和散熱風機都可以安裝于機箱內(nèi)部，所以本發(fā)明中設(shè)備具有更規(guī)則的外形和更低的風噪；其次，本發(fā)明這種小型模塊化的設(shè)計也使得本發(fā)明更便于拆裝及維修、維護。作為本發(fā)明的優(yōu)選，每個功率模塊都還包括與散熱器固定連接的模塊支架，所述IGBT組件固定于散熱器。上述設(shè)置，使得IGBT組件、散熱器的重量都由模塊支架承擔；IGBT組件的重量并不是由疊層母排承擔，從而減少疊層母排的負重，在長期使用中，避免疊層母排的形變，從而提高疊層母排的使用壽命。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，每個功率模塊都還包括固定于模塊支架下部的且用于固定連接電容組件的電容支架。上述設(shè)置，使得電容組件的重量通過電容支架轉(zhuǎn)嫁到模塊支架上，而不是由疊層母排承擔，從而進一步減少疊層母排的負重，在長期使用中，進一步避免疊層母排的形變，從而提高疊層母排的使用壽命。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述疊層母排的電極接觸都位于疊層母排的下端。本發(fā)明中，每個功率模塊都具有獨立的輸出端；現(xiàn)有技術(shù)中的功率模塊組由于只具有一個疊層母排，因此，出線相對集中，軟硬銅排的布線難度也更大；本發(fā)明疊層母排的電極接觸都位于疊層母排的下端，且疊層母排出線位置和電抗器進線位置在縱深方向都位于同一平面，因此可以直接將相位輸出接入電抗器，從而在降低布線難度的同時減少了接線銅排的使用，節(jié)省了成本。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明體積小、散熱效率較高并便于單面維修、維護及拆裝，空間利用率高，且具有良好的散熱效果；另外，由于散熱風機功率小且可以安裝于機箱內(nèi)部，所以，本設(shè)備的噪音也較??；本發(fā)明具有較好的散熱效果，從而有利于降低IGBT組件的工作溫度，進而有利于提高逆變效率。


圖I是實施例正視圖，為顯示內(nèi)部器件，機箱正面的箱門未示出；
圖2是實施例后視圖，為顯示內(nèi)部器件，機箱背面的箱門未示出；
圖3是實施例單個功率模塊結(jié)構(gòu)軸視 圖4是散熱器相向分布的兩個相鄰功率模塊的分布示意圖，為更清楚地示出此兩個相鄰功率模塊的結(jié)構(gòu)，圖中只示出功率模塊的內(nèi)部器件。圖中，101、機箱，5、逆變模塊，12、負極銅排，2、接觸器一，11、正極銅排，41、電流傳感器一，6、電抗器，3、三相電容，42、電流傳感器二，7、濾波器，8、接觸器二，9、斷路器，103、輸出銅排，1011、左室，1012、右室，1013、隔板，102、電氣柜，10、工作變壓器，51、模塊支架，514、散熱器，52、電容支架，512、IGBT組件，513、電容組件，511、疊層母排，515、蓋板，5111、電極接觸，1041、風冷風道，104、散熱風機。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。實施例一種變流功率為500kw的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，如圖1-2所示，包括機箱101、設(shè)于機箱101內(nèi)的逆變模塊5 ;逆變模塊5包括兩個都可以實現(xiàn)三相逆變的功率模塊組，每個功率模塊組可以實現(xiàn)250kw的逆變功率；每個功率模塊組包括三個分別可以實現(xiàn)一個相位逆變的功率模塊。兩個功率模塊組的負極輸入端直接連接有負極銅排12 ;兩個功率模塊組的正極輸入端都分別連接有接觸器一 2，兩個接觸器一 2分別連接有正極銅排11 ;且每個接觸器一2的輸出端還設(shè)有用于檢測該端電流的電流傳感器一 41 ;每個功率模塊組的三個相位輸出都連接至相應(yīng)的電抗器6，電抗器6還并聯(lián)有三相電容3，電抗器6與三相電容3的輸出端還設(shè)有用于檢測該端電流的電流傳感器二 42，電抗器6與三相電容3的輸出端連接有濾波器7，濾波器7連接有接觸器二 8，接觸器二 8連接有斷路器9，斷路器9連接輸出銅排103。機箱101在橫向分布上具有左室1011與右室1012 ;逆變模塊5位于左室1011上部，電抗器6位于左室1011下部，且左室1011在電抗器6的一側(cè)設(shè)有隔板1013，兩個接觸器一 2左右并排設(shè)置于隔板1013上,且三相電容3設(shè)于兩個接觸器一 2之間；右室1012的上部還設(shè)有電氣柜102，電氣柜102的下方為濾波器7及接觸器二 8，右室1012的下部還設(shè)工作變壓器10。如圖3所示，每個功率模塊都包括模塊支架51、固定于模塊支架51上的散熱器514、固定于模塊支架51下部的電容支架52、固定于散熱器514的IGBT組件512、固定于電容支架52的電容組件513、連接IGBT組件512與電容組件513的疊層母排51 1、固定于模塊支架51的蓋板515 ；IGBT組件512位于電容組件513上方，且IGBT組件512與電容組件513都位于對應(yīng)疊層母排511的同一側(cè)；散熱器514用于對IGBT組件512進行散熱；疊層母排511的電極接觸5111都位于疊層母排511的下端，電極接觸5111為正負輸入接觸及相位輸出接觸。參見圖1、2和圖4,功率模塊橫向并排分布；其中具有三對散熱器514相向分布的相鄰功率模塊，每對相向分布的散熱器514之間形成風冷風道1041，針對每一個風冷風道1041設(shè)有一組位于該對散熱器514側(cè)邊的散熱風機104。
權(quán)利要求
1.一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，包括機箱(101)、電氣柜(102)、工作變壓器(10)、正極銅排(11)、負極銅排(12)、與正極銅排(11)連接的接觸器一(2)、檢測接觸器一(2)出線端電流的電流傳感器一(41)、與接觸器一(2)及負極銅排(12)都連接的逆變模塊(5 )、與逆變模塊(5 )連接的電抗器(6 )、與電抗器(6 )并聯(lián)的三相電容(3 )、檢測電抗器(6 )與三相電容(3)輸出端電流的電流傳感器二(42)、與電抗器(6)輸出端連接的濾波器(7)、與濾波器(7)連接的接觸器二(8)、與接觸器二(8)連接的斷路器(9)，其特征在于，所述逆變模塊(5)包括至少一組功率模塊組，所述功率模塊組包括每個都用于實現(xiàn)一個相位變流的三個功率模塊，每個功率模塊都具有單獨的疊層母排(511)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于，每個功率模塊都包括位于對應(yīng)疊層母排(511)上部的IGBT組件(512)、位于疊層母排(511)下部的電容組件(513)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述每個功率模塊的IGBT組件(512)與電容組件(513)都位于對應(yīng)疊層母排(511)的同一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述功率模塊橫向并排分布；每個功率模塊都還包括用于對IGBT組件散熱的散熱器(514)；每個功率模塊組的其中一對相鄰功率模塊的散熱器(514)相向分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于，每個功率模塊都還包括與散熱器(514)固定連接的模塊支架(51)，所述IGBT組件(512)固定于散熱器(514)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于，每個功率模塊都還包括固定于模塊支架(51)下部的且用于固定連接電容組件(513)的電容支架(52)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述疊層母排(511)的電極接觸(5111)都位于疊層母排(511)的下端。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的大功率太陽能三相并網(wǎng)逆變器，包括機箱、電氣柜、工作變壓器、正極銅排、負極銅排、接觸器一、電流傳感器一、逆變模塊、電抗器、三相電容、電流傳感器二、濾波器、接觸器二、斷路器，所述逆變模塊包括至少一組功率模塊組，所述功率模塊組包括每個都用于實現(xiàn)一個相位變流的三個功率模塊，每個功率模塊都具有單獨的疊層母排。此種逆變器所需的散熱風機功率較低，且具有較好的散熱效果。
文檔編號H05K7/20GK102723878SQ20121019803
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者葉寶春, 羅力, 趙軍 申請人:上方能源技術(shù)(杭州)有限公司