[发明专利]一种液冷型光伏高压直流串联并网系统

说明书

本发明公开了一种液冷型光伏高压直流串联并网系统，包括DC‑DC变换器和冷却装置；DC‑DC变换器包括低压DC‑AC变换器、高频变压器和高压AC‑DC变换器；低压DC‑AC变换器的输出端与高频变压器的输入端连接，高频变压器的输出端和高压AC‑DC变换器的输入端连接；冷却装置包括冷凝器、蒸发器、气体管路、液体管路和绝缘冷却液；低压DC‑AC变换器包括电感，蒸发器内填充绝缘冷却液，电感、高频变压器和高压AC‑DC变换器浸没于绝缘冷却液中；冷凝器置于蒸发器上方，蒸发器的出气接头通过气体管路与冷凝器的进气接头连接，冷凝器的出液接头通过液体管路与蒸发器的进液接头相连。本发明使高压元器件浸泡在绝缘冷却液中，提高发热电气部件的部署密度的同时提高发热电气部件的散热效率。

技术领域

本发明涉及光伏发电系统并网技术领域，特别是涉及一种液冷型光伏高压直流串联并网系统。

背景技术

随着高压直流输电网建设和高压直流配电网的快速发展，直流并网DC-DC变换器是解决电能大容量远距离传输及大规模可再生能源汇集的有效手段，可以充分利用HVDC输电线路走廊，实现多种能源形式、多用户类型之间的互补。

目前常见的光伏发电系统并网形式以并入交流电网为主。国内柔性直流和传统直流输电快速发展，示范项目越来越多，光伏发电必须具备接入高压直流输电网的能力。一般的光伏高压直流串联并网系统包括DC-DC变换器，DC-DC变换器包括低压DC-AC变换器件、高频变压器、高压AC-DC变换器件。现有的低压DC-AC变换器包括：低压电容、IGBT、电感等部件；现有的高压AC-DC变换器包括：高压电容、硅堆等实现交直流变换功能的器件。

常见光伏直流变换器存在输出电压较低，且难以一次性升压到很高电压的问题，为了实现光伏系统输出并入高压直流电网，目前普遍采取多个光伏直流变换器输入接独立光伏组件，输出串联的方式提高系统的输出电压，从而达到输出更高直流电压从而接入高压直流电网的目的。变换器输出并入±10KV、±30KV、±300KV级以上直流输电线上。升压比高达20-600倍。而整个系统高低压处于同一机柜中，提高设备功率密度和更高的耐电压等级是一对矛盾体，给结构设计带来很大难度。

由于大功率变换器在运行过程中有较大的热量散失，为保变换器具有良好的运行环境，必须配备一套冷却系统。目前变换器最常用的冷却技术是空气冷却或者水冷方式，空气冷却方式结构简单，但冷却效率较低，体积和噪声较大，适于低功率设备，已经难于适应MW以上的技术发展要求，水冷可以达到目前的冷却要求，但水冷技术采用强迫水循环结构，冷却介质必须采用去离子水并须配备循环泵、膨胀阀、水去离子处理设备等，水处理和循环系统需要一个单独约重几十甚至上百公斤的柜体，体积重量较大成本增高。而且一旦漏水，运行于高压设备会带来安全隐患。因此，开发和选择新型高效散热技术对变流设备进行冷却，是保证装置可靠性和提高功率体积密度的一个重要措施。

同时设备有属于高压设备，绝缘耐压强度要达到±10KV、±30KV、±300KV级以上水平其绝缘厚度以及绝缘间距足够大时影响设备小型化和散热设计，给设备结构设计带来一定难度，目前常规变流器中高压部件绝缘采用空气绝缘，一般空气耐压强度为2.5KV/mm，其中主要的高压部件高频高压变压器采用干式或油浸式。油浸式由于有比较粘稠容易泄露导致设备周围污物聚集，引起放电击穿影响设备安全，并且要要定期更换油价值，维护工作量大。而干式变压器体积较大，是油冷的4-5倍，不利于设备的小型化。

发明内容

本发明的目的是提供一种液冷型光伏高压直流串联并网系统，使高压元器件浸泡在绝缘冷却液中，提高发热电气部件的部署密度的同时提高发热电气部件的散热效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种液冷型光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述系统包括DC-DC变换器和冷却装置；所述DC-DC变换器包括低压DC-AC变换器、高频变压器和高压AC-DC变换器；