逆变器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种逆变器，该逆变器包括：负极接地模块，其中，负极接地模块的第一端经由配电柜连接至光伏组件，用于使光伏组件处于正向偏压状态；直流电源充电模块，其中，该直流电源充电模块经由配电柜连接至光伏组件，用于对光伏组件反向充电；以及逆变模块，其中，该逆变模块的第一端连接至负极接地模块的第二端，逆变模块的第二端连接至电网。通过本实用新型，解决了现有技术中的逆变器无法兼顾预防电位诱导衰减和恢复电位诱导衰减的问题，进而达到了保证光伏电站输出功率稳定的效果。
【专利说明】逆变器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力领域，具体而言，涉及一种逆变器。
【背景技术】
[0002]太阳能资源的可再生、不可枯竭的优点，使光伏组件的应用领域不断向前开拓，其中光伏电站因其绿色环保、使用方便的优良特性，得到了广泛推广与使用。光伏电站是将太阳能转换为直流电能的系统，在系统中需要通过逆变器将直流电转换为可广泛使用的交流电。目前太阳能电站的安装环境多种多样，对于高温高湿及较复杂的地区，光伏电站极易产生电位诱导衰减(PID)现象，PID问题对于太阳能发电站造成的危害十分巨大，但是绝大多数的PID现象是可逆的。现有的少数逆变器只能从系统负极接地方面来预防PID现象或是仅仅对于已经产生PID问题的光伏电站进行恢复。
[0003]针对相关技术中的逆变器无法兼顾预防电位诱导衰减和恢复电位诱导衰减的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0004]本实用新型的主要目的在于提供一种逆变器，以解决现有技术中的逆变器无法兼顾预防电位诱导衰减和恢复电位诱导衰减的问题。
[0005]本实用新型提供了一种逆变器，该逆变器包括:负极接地模块，其中，该负极接地模块的第一端经由配电柜连接至光伏组件，用于使光伏组件处于正向偏压状态；直流电源充电模块，其中，该直流电源充电模块经由配电柜连接至光伏组件，用于对光伏组件反向充电；以及逆变模块，其中，该逆变模块的第一端连接至负极接地模块的第二端，逆变模块的第二端连接至电网。
[0006]进一步地，负极接地模块包括:电流传感器；以及第一熔断器，其中，第一熔断器的第一端经由电流传感器接地，第一熔断器的第二端连接至逆变模块的负极。
[0007]进一步地，负极接地模块还包括:电阻，其中，电阻包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一电阻与熔断器并联连接，第二电阻串接在逆变模块的负极和地之间，第三电阻串接在逆变模块的正极和地之间，第四电阻串接在逆变模块的正极和地之间，与电流传感器的接地端相连。
[0008]进一步地，直流电源充电模块包括:电流表，电流表的第一端连接至配电柜的正极；第二熔断器；以及充电电源，其中，充电电源的正极经由第二熔断器连接至电流表的第二端，充电电源的负极连接至配电柜的正极，充电电源用于对光伏组件反向充电。
[0009]进一步地，充电电源包括:整流器，整流器的输入端连接至电网；以及直流升压变压器，其中，直流升压变压器的输入端连接至整流器的输出端，直流升压变压器的输出端的正极经由第二熔断器连接至电流表的第二端，直流升压变压器的输出端的负极连接至配电柜的正极。
[0010]进一步地，充电电源包括:直流电源，其中，直流电源的正极经由第二熔断器连接至电流表的第二端，直流电源的负极连接至配电柜的正极。
[0011]进一步地，直流电源充电模块还包括:交直流电压表，其中，交直流电压表连接在配电柜的负极和地之间。
[0012]进一步地，直流电源充电模块还包括:延时开关，延时开关包括第一延时开关和第二延时开关，第一延时开关串接在直流电源的负极和配电柜的正极之间，第二延时开关串接在配电柜的负极和逆变模块的负极之间。
[0013]通过本实用新型，通过采用负极接地模块和直流电源充电模块，解决了现有技术中的逆变器无法兼顾预防电位诱导衰减和恢复电位诱导衰减的问题，进而达到了保证光伏电站输出功率稳定的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0015]图1是根据相关技术的光伏电站的示意图；
[0016]图2是根据本实用新型第一实施例的逆变器的示意图；
[0017]图3是根据本实用新型第二实施例的逆变器的示意图；
[0018]图4是根据本实用新型第三实施例的逆变器的示意图；以及
[0019]图5是根据本实用新型第四实施例的逆变器的示意图。
【具体实施方式】
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0021]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0022]需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0023]光伏电站是将太阳能转换为直流电能的系统，在系统中需要通过逆变器将直流电转换成交流电，其中，如图1所示，光伏电站中包括光伏组件矩阵、汇流箱、配电柜和逆变器，光伏电站输出的直流电经由逆变器输入至电网中。光伏组件将太阳能转换成直流电能，汇流箱用于将多路直流电能汇聚成一路直流电能，例如，将4组光伏组件矩阵输出的4路功率均为1000KW，经由汇流箱叠加成I路功率后，功率值为4000KW。配电柜可以稳定汇流箱输出的电能，并对用电设备进行配电和提供断电保护。
[0024]本实用新型提供了一种逆变器，如图2是根据本实用新型第一实施例的逆变器的示意图。
[0025]如图2所示，该逆变器包括:负极接地模块10、直流电源充电模块20和逆变模块30。
[0026]负极接地模块10，其中，负极接地模块的第一端经由配电柜连接至光伏组件，用于使光伏组件处于正向偏压状态。
[0027]电位诱导衰减是由于光伏电站中的光伏组件在高温高湿环境中出现反向偏压，导致阳离子大量流入大地造成光伏组件的阻抗增大，进一步导致光伏组件输出功率降低的现象。通过负极接地模块10可以保证光伏组件处于正向偏压状态，阻止光伏组件中的阳离子迁移，从而可以预防电位诱导衰减现象的产生。
[0028]直流电源充电模块20，其中，直流电源充电模块经由配电柜连接至光伏组件，用于对光伏组件反向充电。
[0029]电位诱导衰减现象是可逆的，即对已经产生电位诱导衰减的光伏组件可以进行补偿恢复。通过对光伏组件进行反向充电，可以补充光伏组件中流失的阳离子，从而补偿光伏组件的输出功率，达到消除已经产生的电位诱导衰减现象。
[0030]逆变模块30，其中，逆变模块的第一端连接至负极接地模块的第二端，逆变模块的第二端连接至电网。
[0031]光伏电站输出的电流都为直流电，而实际生产生活中用到的都是交流电，因此，通过逆变模块30将光伏电站输出的直流电逆变成交流电输入到电网中。该逆变模块30可以是任意通用的逆变器。
[0032]本实用新型实施例提供的逆变器通过负极接地模块10保证光伏组件处于正向偏压状态，阻止光伏组件中的阳离子迁移，从而预防电位诱导衰减现象的产生，通过直流电源充电模块20对光伏组件进行反向充电，补充光伏组件中流失的阳离子，从而恢复已经产生的电位诱导衰减现象，解决了现有技术中的逆变器无法兼顾预防电位诱导衰减和恢复电位诱导衰减的问题。
[0033]可选地，负极接地模块10包括:电流传感器和第一熔断器Fl。
[0034]第一熔断器F1，其中，第一熔断器Fl的第一端经由电流传感器接地，第一熔断器Fl的第二端连接至逆变模块30的负极。
[0035]从图3可以看出，逆变模块30与配电柜共负极，逆变模块30的负极经由第一熔断器FI和电流传感器接地，相当于配电柜的负极也接地。因此，当光伏电站白天运行发电时，可以保证光伏组件正向偏压，从而预防电位诱导衰减现象的产生。通过电流传感器可以检测到光伏组件对地的漏电流的变化，从而可以计算光伏组件对地绝缘阻抗的变化情况，达到绝缘检测的目的。当漏电流过大时，第一熔断器Fl熔断，可以保护设备或是保证操作人员的安全。
[0036]优选地，负极接地模块10还包括:电阻，其中，该电阻包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一电阻与熔断器并联连接，第二电阻串接在逆变模块30的负极和地之间，第三电阻串接在逆变模块30的正极和地之间，第四电阻串接在逆变模块30的正极和地之间，与所述电流传感器的接地端相连。
[0037]从图3可以看出，逆变模块30的正极与配电柜的正极相连接，逆变模块30的负极与配电柜的负极相连接，因此，第二电阻连接至逆变模块30的负极相当于连接至配电柜的负极，第三电阻连接至逆变模块30的正极相当于连接至配电柜的正极，第四电阻连接至所述逆变模块30的正极相当于连接至配电柜的正极。第一电阻Rl用于限制光伏组件对地的漏电流的大小，当漏电流过大时，第一熔断器Fl熔断，配电柜的负极经由第一电阻Rl和电流传感器接地，从而对地绝缘阻抗增大，漏电流相应减小。第二电阻R3和第三电阻R4分别用于限制逆变模块30的正极和负极对地的电流，起到保护逆变模块30作用。第四电阻RO为漏电流电阻，通过RO同样可以增大对地绝缘阻抗，避免产生过大漏电流。
[0038]可选地，如图3所示，直流电源充电模块20包括:电流表，第二熔断器F2和充电电源 201。
[0039]电流表，该电流表的第一端连接至所述配电柜的正极。
[0040]充电电源201，其中，该充电电源201的正极经由第二熔断器连接至电流表的第二端，该充电电源201的负极连接至配电柜的正极，该充电电源201用于对光伏组件反向充电。
[0041]通过充电电源201的正负极与配电柜的正负极反接，实现向配电柜反向充电，配电柜在将电能传输至光伏组件，实现光伏组件的反向充电。上述电流表串接在充电电源201的正极，充电电源201的正极的电流经过第二熔断器F2流过电流表，再流入至配电柜的负极。该电流表的作用是为了实时观测充电电源201的正极输出的电流大小，保证该输出电流不大于充电电源输出电流的最大电流，因此，通过上述电流表和第二熔断器F2可以实现对设备的保护。
[0042]优选地，如图4所示，充电电源201包括:整流器2011和直流升压变压器2012.
[0043]整流器2011，该整流器2011的输入端连接至电网。整流器201用于将从电网中引入的交流电压变换成直流电。从整流器2011的输入端输入电网中的交流电，从整流器2011的输出端输出变换得到的直流电。
[0044]直流升压变压器2012，其中，直流升压变压器2012的输入端连接至整流器2011的输出端，直流升压变压器2012的输出端的正极经由第二熔断器F2连接至电流表的第二端，直流升压变压器2012的输出端的负极连接至配电柜的正极。
[0045]从整流器2011的输出端输出的直流电经由直流升压变压器2012变换成稳定的适用于对光伏组件进行充电的高电压。通过直流升压变压器2012提升电压有利于提高对光伏组件反向充电的效率。
[0046]通过从电网引入交流电，经由整流器2011对交流电进行整流得到直流电，在经由直流升压变压器2012对得到的直流电进行升压变换得到高电压，利用该高电压经由配电柜对光伏组件进行反向充电，从而可以补偿光伏组件流失的阳离子，达到补偿电位诱导衰减的效果。通过直接变换从电网的引入的交流电对光伏组件反向充电较为经济，节省费用。
[0047]可选地，如图5所示，充电电源201包括:直流电源2013，其中，直流电源2013的正极经由第二熔断器F2连接至电流表的第二端，直流电源2013的负极连接至配电柜的正极。
[0048]直流电源2013可以稳定的输出直流电流。通过直流电源2013的正极经由第二熔断器F2和电流表连接至配电柜的负极，直流电源2013的负极连接至配电柜的正极，实现对配电柜进行反向充电，而配电柜经由汇流箱连接至光伏组件，因此进一步实现对光伏组件进行反向充电，补偿光伏组件流失的阳离子，达到补偿电位诱导衰减的效果。通过直流电源2013对光伏组件进行反向充电，实现较为简单方便。
[0049]优选地，为了确保直流电源203输出的高电压成功的加到直流配电柜的负极上，直流电源充电模块20包括:交直流电压表，交直流电压表连接在配电柜的负极和地之间。
[0050]在配电柜的负极对地装有一块交直流电压表，其作用为测量配电柜负极对地的电压是否为直流电源施加的直流电压，从而确定直流电源203输出的高电压是否已经成功的加到直流配电柜的负极上。当交直流电压表显示的电压为直流电压时，则表示直流电源203输出的高电压成功的加到直流配电柜的负极上。另一方面，可供操作人员及巡检人员检查电压特性，防止回流。
[0051]可选地，直流电源充电模块还包括:延时开关，其中，该延时开关包括第一延时开关A和第二延时开关B，第一延时开关A串接在直流电源203的正极和配电柜的负极之间，第二延时开关B串接在配电柜的负极和逆变模块的负极之间。
[0052]第一延时开关A用于控制光伏电站是否对光伏组件进行电位诱导衰减补偿。当第一延时开关A闭合时,充电电源201的输出端的正极和配电柜的负极导通,直流电源充电模块20经由配电柜对光伏组件进行反向充电，进行电位诱导衰减补偿，当第一延时开关A断开时，直流电源的输出端的正极和配电柜的负极也处于断开状态，此时不对配电柜进行反向充电。第二延时开关B用于控制光伏电站是否进行发电。当第二延时开关B闭合时，逆变模块30的负极与配电柜的负极导通，从而可以将配电柜输出的直流电经由逆变模块30转换成交流电输入电网，当第二延时开关B断开时，逆变模块30的负极与配电柜的负极处于断开状态，光伏电站停止发电。
[0053]在具体的应用中，逆变模块负极通过第一熔断器Fl接地，白天光伏电站运行稳定，可以实现预防电位诱导衰减问题。光伏电站通过串接在对地保险上的电流传感器检测到对地的漏电流的变化，从而计算电池板对地绝缘阻抗的变化情况，达到绝缘检测的目的。
[0054]晚上光伏组件发电结束，在绝缘检测模块与直流电源模块之间的反馈环节传达绝缘阻抗的情况，当绝缘电阻过小，漏电流过大时，如阴雨天气，为避免造成人员和设备的损坏，此时不进行夜间电位诱导衰减恢复。当绝缘电阻很大，满足系统安全的情况下，通过反馈环节定时器来控制延时开关从而进行夜间电位诱导衰减恢复。当晚上到来时，定时器动作，延时开关B经过预设时间后断开，例如lOmin，延时开关A再经过预设时间后闭合，例如lOmin，这样是为了让系统中剩余的电量有足够时间消散，保证安全。
[0055]电网连接直流电流充电模块20。夜间时，首先电网输出的交流电通过整流器变为直流电，再通过直流升压变压器后变为稳定的可使用大小的电压，由于直流电源的正极与配电柜的负极相连，因此便实现了直流电源对光伏组件进行反向充电给，实现PID恢复。夜间若出现天气变化等因素造成绝缘电阻减小，则反馈环节随时传达信息给直流电源充电模块并断开开关A结束充电过程。
[0056]天亮时，对光伏电站充电完成，此时延时开关A断开，经过预设时间延时，例如lOmin，延时开关B闭合，从而光伏电站继续进行白天的发电，在白天进行负极接地的发电过程。此种情况的延时，是为了有富余的时间消散配电柜侧的直流电压，保护人员和设备的安全。
[0057]从以上的描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果:
[0058]本实用新型通过负极接地模块10保证光伏组件处于正向偏压状态，阻止光伏组件中的阳离子迁移，从而预防电位诱导衰减现象的产生，通过直流电源充电模块20对光伏组件进行反向充电，补充光伏组件中流失的阳离子，从而恢复已经产生的电位诱导衰减现象，解决了现有技术中的逆变器无法兼顾预防电位诱导衰减和恢复电位诱导衰减的问题，进一步达到保证光伏电站输出功率稳定的效果。
[0059]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种逆变器，其特征在于，包括: 负极接地模块，其中，所述负极接地模块的第一端经由配电柜连接至光伏组件，用于使所述光伏组件处于正向偏压状态； 直流电源充电模块，其中，所述直流电源充电模块经由所述配电柜连接至所述光伏组件，用于对所述光伏组件反向充电；以及 逆变模块，其中，所述逆变模块的第一端连接至所述负极接地模块的第二端，所述逆变模块的第二端连接至电网。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述负极接地模块包括: 电流传感器；以及 第一熔断器，其中，所述第一熔断器的第一端经由所述电流传感器接地，所述第一熔断器的第二端连接至所述逆变模块的负极。
3.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述负极接地模块还包括: 电阻，其中，所述电阻包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一电阻与所述熔断器并联连接，所述第二电阻串接在所述配电柜的负极和地之间，所述第三电阻串接在所述配电柜的正极和地之间，所述第四电阻串接在所述配电柜的正极和地之间，与所述电流传感器的接地端相连。
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述直流电源充电模块包括: 电流表，所述电流表的第一端连接至所述配电柜的正极； 第二熔断器；以及 充电电源，其中，所述充电电源的正极经由所述第二熔断器连接至所述电流表的第二端，所述充电电源的负极连接至所述配电柜的正极，所述充电电源用于对所述光伏组件反向充电。
5.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述充电电源包括: 整流器，所述整流器的输入端连接至电网；以及 直流升压变压器，其中，所述直流升压变压器的输入端连接至所述整流器的输出端，所述直流升压变压器的输出端的正极经由所述第二熔断器连接至所述电流表的第二端，所述直流升压变压器的输出端的负极连接至所述配电柜的正极。
6.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述充电电源包括: 直流电源，其中，所述直流电源的正极经由所述第二熔断器连接至所述电流表的第二端，所述直流电源的负极连接至所述配电柜的正极。
7.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述直流电源充电模块还包括: 延时开关，所述延时开关包括第一延时开关和第二延时开关，所述第一延时开关串接在所述直流电源的负极和所述配电柜的正极之间，所述第二延时开关串接在所述配电柜的负极和所述逆变模块的负极之间。
8.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述直流电源充电模块包括: 交直流电压表，其中，所述交直流电压表连接在所述配电柜的负极和地之间。
【文档编号】H02M7/42GK204068851SQ201420539636
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】耿亚飞, 倪健雄, 万志良, 韩帅, 荣丹丹, 权倩倩, 蒋京娜, 刘克铭 申请人:英利能源（中国）有限公司