[发明专利]一种三相并网逆变单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器，具体地说是一种用于单级DC/AC变换的大功率光伏并网三相逆变单元，属于电能变换技术领域。

背景技术

太阳能分布广泛，易于为人们利用，利用太阳能光伏发电这一清洁、环保、可再生的新型发电方式与核电、风电及水电相比，有不可替代的独到优势，正成为能源结构中重要的替代能源，得到了全球各国的广泛重视。我国拥有丰富的太阳能资源，在光伏发电领域也取得了一定成绩，各厂家开发了不少面向家用的小功率光伏并网逆变器，但是适用于光伏电站使用的大功率光伏并网逆变器产品却较少，制约了光伏发电产业的发展。

采用一级DC/AC变换的光伏并网逆变器结构简单，控制直接，已成为国内外大功率光伏并网逆变器的主流拓朴结构。光伏阵列作为光伏逆变器的直流源，具有阵列布置面积大、单块光伏电池组件功率密度较低、输出功率受光照变化影响较大的特点。因此，为充分利用各光伏电池组件的功率输出能力，光伏阵列不宜由过多的单块光伏电池组件通过串、并汇流构成。对于目前所采用一级DC/AC变换的光伏并网逆变器，更是如此。

此外，目前通常的电力电子电能变换装置主要采用风冷的散热方式，而用于散热的风机转速不可调控，容易造成持续的空气噪声，也加大了光伏逆变器自身的运行能耗；同时，电力电子开关器件的温度如果不能实时监测，一旦温度过高，又没能及时处理，容易造成电力电子开关器件的损坏。

发明内容

本发明目的就在于克服上述现有技术的不足，而提供一种用于大功率光伏并网的三相逆变单元，该三相逆变单元通过将三个相同的IGBT模块构成一个三相桥臂，再配以单元控制器和其它辅助器件即构成一个标准的光伏并网三相逆变单元。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种三相并网逆变单元，包括单元控制器和三个2单元IGBT模块，所述IGBT模块通过驱动及门极电路与单元控制器连接，所述IGBT模块通过复合母排与直流侧连接。所述2单元IGBT模块中包括IGBT上管单元和IGBT下管单元。

进一步地，所述单元控制器包括主控系统、AD检测调理电路、数字输入和输出接口电路、温度检测及风机调控电路、驱动信号调理电路、保护电路和通信接口电路，所述主控系统包括DSP和FPGA。其中，所述DSP为数字信号处理器，FPGA为现场可编程门阵列。

进一步地，所述温度检测及风机调控电路连接有NTC温度传感器，且所述NTC温度传感器与所述的IGBT模块连接。

进一步地，所述复合母排包括位于绝缘材料中的两铜板，所述两铜板呈上、下层分布，且两铜板之间设有绝缘材料；所述的两铜板各设有两个出线端子，从上自下，第一个和第三个端子为上层铜板的出线端子，第二个和第四个端子为下层铜板的出线端子。所述上层铜板分别与上述三个IGBT模块中的IGBT上管单元的集电极相接，所述下层铜板分别与上述三个IGBT模块中的IGBT下管单元的发射极相接，

更进一步地，所述复合母排设有与每个IGBT模块相对应的缓冲电路，所述缓冲电路为并联的两个无感电容，并联后的一端在复合母排上与相应IGBT模块中的IGBT上管单元的集电极相压接，另一端在复合母排上与相应IGBT模块中的IGBT下管单元的发射集相压接。

进一步地，本发明三相并网逆变单元还包括散热器，所述三个2单元IGBT模块设于散热器表面上，所述散热器包括铝制基板以及多块铝制散热肋片，所述铝制散热肋片的一端钎焊在铝制基板上，相邻铝制散热肋片间的空隙形成风道，所述铝制散热肋片的顶部及两端设有风道罩，散热器尾部出风口设有风机。其中风机与单元控制器温度检测及风机调控电路连接，温度检测及风机调控电路发出控制风机转速的信号。

本发明以三个相同的2单元IGBT模块构成一个三相桥臂，再配以单元控制器和其它辅助器件构成一个标准的光伏并网三相逆变单元。在有大功率电能变换需求的光伏电站应用中，通过将本发明三相逆变单元在电网侧进行独立并联即可构成大功率的光伏并网逆变装置。将单个光伏电站级大功率光伏并网三相逆变单元的功率等级定位于250kW和50kW两种，其它在50kW以上的功率等级可通过多个这样的三相逆变单元独立并联构成。

本发明形成标准的模块化光伏并网逆变装置，减小逆变装置的维修时间，降低大规模工业生产的成本，同时，又能最大限度地提高光伏阵列的功率输出能力，控制也相对简单直接。

本发明具有以下优点：