软启动预组装分站房的制作方法
软启动预组装分站房的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及太阳能领域，具体设及一种软启动预组装分站房。
【背景技术】
[0002] 太阳能具有安全、清洁和资源普遍性等优点，能够成为替代化石能源主要的可再 生能源。太阳能光伏发电在其开发研究、市场开拓W及产业化制造技术早已作为全球各国 激烈竞争的焦点。
[0003] 传统的光伏逆变器是用交流断路器把逆变器的滤波器侧直接接到额定电压的电 网中（直接启动）。交流断路器利用线圈中通过电流时，电磁铁内产生磁通，铁屯、由于受到 电场力的作用，实现主电路合闽和分闽。
[0004] 传统的预组装分站房要求调试人员必须在设备内部对逆变器进行调试，威胁人员 的人身安全，同时光伏逆变器直接启动具有W下缺陷：
[0005] ①、由于光伏逆变器启动时会产生较大的冲击电流，对供电的网侧电压产生较大 的电压闪变，同时由于启动应力较大，对电气设备产生冲击，使逆变器的使用寿命降低，威 胁现场调试人员的人身安全；
[0006] ②、光伏电站通常要求电气设备使用寿命达到25年，该造成断路器使用频繁，断 路器通断至少达到18000多次，在使用过程中容易出现螺丝松动、触头磨损等机械故障造 成光伏逆变器停运，使光伏逆变器故障率增加，尤其在设备寿命后期更为严重，影响光伏电 站的发电量。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种软启动预组装分站房，W解决上述现有技术中存在的问 题。
[000引为实现上述目的，本发明提供了一种软启动预组装分站房，所述软启动预组装分 站房包括光伏逆变器、变压器、逆变器室W及变压器室；所述光伏逆变器设置于所述逆变器 室内，所述变压器设置于所述变压器室内；W及所述逆变器室和所述变压器室之间通过铜 排连接；所述光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、=相逆变桥、滤波器W及晶闽管，所述 直流断路器、稳压电容、=相逆变桥W及滤波器依次电连接，所述晶闽管的输入端与所述滤 波器的输出端电连接，W及所述晶闽管设置成通过控制所述晶闽管的导通角，使得所述光 伏逆变器的输出电压从零值逐渐增加，直到所述晶闽管全部导通之后，所述光伏逆变器的 输出电压达到最大值。
[0009] 较佳地，所述光伏逆变器还包括交流主接触器，所述交流主接触器设置成当所述 晶闽管全部导通后，所述交流主接触器闭合，W及所述晶闽管设置成当所述交流主接触器 闭合后所述晶闽管断开。
[0010] 较佳地，所述光伏逆变器还包括控制系统，所述控制系统包括软启动模块和CPU 模块，所述软启动模块和所述CPU模块电连接，W及所述软启动模块包括多个继电器，所述 多个继电器设置成从所述CPU模块接收指令并根据该指令控制所述晶闽管和所述交流主 接触器的导通和断开。
[0011] 较佳地，所述多个继电器包括第一继电器、第二继电器和第=继电器，所述控制系 统设置成：
[0012] 当所述晶闽管的输入端的交流电压与所述晶闽管的输出端将接入的电网电压同 频、同相时，所述CPU模块发送指令给所述第一继电器，所述第一继电器控制所述晶闽管开 启，所述晶闽管的输出电压逐渐增加，直到所述晶闽管全部导通；W及
[0013] 当所述光伏逆变器在额定电压运行后，所述CPU模块分别给所述第二继电器和所 述第=继电器发送指令，使得所述第二继电器控制所述晶闽管断开，所述第=继电器控制 所述交流主接触器闭合，从而完成所述光伏逆变器的启动过程。
[0014] 较佳地，在所述直流断路器和所述稳压电容之间还设置有直流EMC滤波器，所述 直流EMC滤波器的输入端与所述直流断路器电连接，所述直流EMC滤波器的输出端与所述 稳压电容电连接。
[0015] 较佳地，在所述滤波器和所述晶闽管之间还设置有交流EMC滤波器，所述交流EMC 滤波器的输入端与所述滤波器的输出端电连接，所述交流EMC滤波器的输出端与所述晶闽 管的输入端电连接。
[0016] 较佳地，所述光伏逆变器还包括二次电源线，所述控制系统经由所述二次电源线 供电。
[0017] 较佳地，所述交流主接触器与所述晶闽管并联。
[0018] 较佳地，所述晶闽管为S相反并联晶闽管。
[0019] 较佳地，所述逆变器室包括直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室W及软启动室，其中 所述直流断路器设置于所述直流汇线柜内、所述稳压电容和=相逆变桥设置于所述逆变桥 室内、所述滤波器设置于所述滤波器室内、W及所述晶闽管设置于所述软启动室内。
[0020] 较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室W及软启动室分别设有窗口，通过 所述窗口能够对所述直流断路器、稳压电容、=相逆变桥W及晶闽管进行调试。
[0021] 较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室、W及软启动室内分别设有散热装 置。
[0022] 较佳地，所述软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器和两套逆变器室，每一套 所述逆变器室内设置一台所述光伏逆变器。
[0023] 较佳地，所述软启动预组装分站房还包括避雷器、避雷计数器和检测变压器内部 故障的继电器和高压室，所述避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器设置于 所述高压室内。
[0024] 本发明在软启动预组装分站房的外侧开设窗口，调试人员可在外部进行调试工 作，安全性得到保障。同时本发明的软启动预组装分站房通过设置晶闽管实现软启动，从而 启动时无机械触点，启动电压和启动电流任意可调，避免了启动过程中过大的冲击电流；其 次采用接触器旁路工作模式，即当系统启动电压到达额定电压时，用旁路接触器取代已完 成任务的晶闽管，该样可W降低晶闽管的热损耗，提高系统的效率；再次CPU模块通过继电 器实现晶闽管的精确通断，能够减少设备误动作。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明的软启动预组装分站房的系统示意图；
[0026] 图2是本发明的软启动预组装分站房的侧面示意图；
[0027] 图3是本发明的软启动预组装分站房的平面示意图；
[002引图4是本发明的光伏逆变器的拓扑结构图；
[0029] 图5是本发明的光伏逆变器的CPU模块控制示意图；
[0030] 图6是本发明的光伏逆变器的软启动模块控制示意图；W及
[0031] 图7是本发明的光伏逆变器的晶闽管的调压电路对应的相电压图。
【具体实施方式】
[0032]W下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，W便更清楚理解本发明的 目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为 了说明本发明技术方案的实质精神。
[0033] 术语说明
[0034] 分站房：将光伏逆变器和箱式变电站集成为一体的电气设备，该系统将光伏方阵 产生的直流电转化为交流电，并完成一次升压供给电网使用。
[0035] 断路器：所设计的分合装置，能够关合、通断和承载正常状态的电流；并且能在非 正常运行状态下，也能够进行关合、分断W及一定时间内的导通与通断。
[0036] 光伏逆变器；光伏逆变器是通过电力电子器件（MOS阳T、IGBT等）连接电阻电容， W脉冲宽度调制的方式控制器件的通断，把汇流箱传输来的直流电转变成交流电，同时完 成光伏组件的最大功率点跟踪（MPPT)，保证智能控制及反孤岛效应等。
[0037] 晶间管：晶间管是由PNPN四层半导体构成的兀件，有阳极A、阴极K和控制级G二 个电极，它能在电路中实现交流电的无触点控制，W小电流控制大电流，而且动作快、寿命 长、可靠性好。
[003引本发明的软启动预组装分站房通常包括光伏逆变器、变压器、逆变器室W及变压 器室；该光伏逆变器设置于该逆变器室内，该变压器设置于该变压器室内；W及该光伏逆 变器包括直流断路器、稳压电容、=相逆变桥、滤波器W及晶闽管，该直流断路器、稳压电 容、=相逆变桥W及滤波器依次电连接，该晶闽管的输入端与该滤波器的输出端电连接，W 及该晶闽管设置成通过控制该晶闽管的导通角，使得该光伏逆变器的输出电压从零值逐渐 增加，直到该晶闽管全部导通之后，该光伏逆变器的输出电压达到最大值。
[0039] 图1是本发明的软启动预组装分站房的系统示意图，图2本发明的软启动预组装 分站房的侧面示意图。图3是本发明的软启动预组装分站房的平面示意图。如图1~3所 示，软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器100、变压器200,逆变器室100A、变压器室9 和高压室11，其中两台光伏逆变器100通过导线与变压器200电连接。
[0040] 逆变器100设置于逆变器室100A内，变压器200设置于变压器室9内，W及避雷 器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器（图未示）设置于高压室11内。从光伏组 件传来的直流电经过经过逆变器100后变成交流电输送给变压器200,在变压器200内进行 升压后传输到高压室11内，并在高压室11内通过端子与连接到电网的导线连接，从而将经 过逆变器100进行换相后的电流并入电网。
[0041] 如图1所示，逆变器100包括直流断路器10、稳压电容30、=相逆变桥40、滤波器 50、交流主接触器70W及晶闽管80。其中，直流断路器10、稳压电容30、=相逆变桥40、滤 波器50、交流主接触器70W及晶闽管80之间皆通过铜排电连接。
[0042] 如图2~3所示，逆变器室100A包括直流汇线柜1、逆变桥室4、滤波器室5W及 软启动室7,其中直流断路器10设置于直流汇线柜1内、稳压电容30和=相逆变桥40设置 于逆变桥室4 内、滤波器50设置于滤波器室5内W及晶闽管80设置于软启动室7内。
[0043] 直流汇线柜1开设有窗口1A，逆变桥室4开设有窗口4A，滤波器室5开设有窗口 5A，软启动室7开设有窗口7A，高压室11开设有窗口11A，通过窗口1A、4A、5A和7A能够分 别对直流断路器10、稳压电容30、=相逆变桥40W及晶闽管80进行调试。
[0044] 在直流汇线柜1内设有散热装置1B，在逆变桥室4内设有散热装置4B，在滤波器 室5内设有散热装置5B，W及在软启动室7内设有散热装置7B。通过散热装置1B、4B、5B 和7B的作用，能够防止直流汇线柜1、逆变桥室4、滤波器室5W及软启动室7的温度过高。
[0045] 在本发明中，一个软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器100、两个逆变器室 100A、一个变压器200、一个变压室9W及一个高压室11，其中每一个逆变器100设置于每 一个逆变器室100A内，变压器200设置于变压器室9内，避雷器、避雷计数器和检测变压器 内部故障的继电器（图未示）设置于高压室11内。
[0046] 图1仅仅示出了本发明的软启动预组装分站房中的光伏逆变器100的一种实施方 式。下面结合图4~7说明本发明的软启动预组装分站房中的光伏逆变器的另一种实施方 式。
[0047] 图4为本发明的软启动预组装分站房的另一种光伏逆变器的电路图。如图4所 示，光伏逆变器包括直流断路器10、直流EMC滤波器20、稳压电容30、=相逆变桥40、滤波 器50、交流EMC滤波器60、交流主接触器70、晶闽管80W及控制系统90。其中，直流断路 器10、直流EMC滤波器20、稳压电容30、=相逆变桥40、滤波器50和交流EMC滤波器60依 次经由导线电连接，其中，交流EMC滤波器60的输出端与交流主接触器70的输出端和晶闽 管80的输出端电连接，从而交流主接触器70和晶闽管80并联。
[0048] 控制系统90包括CPU模块91和软启动模块92,软启动模块92与CPU模块91通 过端子连接。端子分别对应控制系统实现的软启动状态或动作的功能，表1为端子功能表。
[0049]表1 [00 加]
[0051] 图5为CPU模块控制示意图^图6为软启动模块控制示意图，如图5~6所示，软 启动模块92包括第一继电器J1、继电器J2、继电器J3、继电器J4W及多条回路A1、A2、A3、 B1、B2、B3、B4,交流主接触器70和晶闽管90的分合闽动作通过控制各继电器来完成。
[0052] 当光伏逆变器100启动时，控制系统90检测从交流EMC滤波器出来的交流电压与 将通过晶闽管80并入的电网电压是否同频、同相，当检测到交流EMC滤波器出来的交流电 压与将通过晶闽管80并入的电网电压同频、同相时，CPU发出指令002给第一继电器J1，第 一继电器J1接收到指令后动作，使控制开关闭合，A1所在回路导通，晶闽管80启动，晶闽 管的输出电压逐渐增加，直到晶闽管全导通。待光伏逆变器100工作在额定电压后，CPU发 送指令003给第二继电器J2,发送指令005给第=继电器J3,从而第二继电器J2控制晶闽 管80断开，第=继电器J3控制交流主接触器70闭合，完成光伏逆变器80的软启动过程。
[0053] 图6为晶闽管80的调压电路中对应的相电压图。下面W某相电压为例，分析光伏 逆变器80的输出电压特性。如图6所示，其中U为晶闽管80的输入电压，a为触发角，取 为续流角，0是导通角。
[0化4]由图7可W看出，导通角0、触发角a和续流角料之间的函数关系式为[0化5] 6=n-a+(p(1)
[0056] 设电压U的表达式为
[0057] U=UmSin?t(2)
[0化引此时晶闽管输出电压有效值化表达式为
[0059]
[0060] 式做化简为
[0061]
[0062] 由式（4)可知，当续流角取是常量时，只要改变晶闽管触发角a的大小就可W改 变晶闽管的输出电压，实现逆变器的输出电压按照预定规律变化的要求。
[0063] 因此，通过控制晶闽管的导通角就可W使得光伏逆变器的输出电压从零值逐 渐增加，直到所述晶闽管全部导通之后，光伏逆变器的输出电压达到最大值。
[0064] 本发明在软启动预组装分站房的外侧开设窗口，调试人员可在外部进行调试工 作，安全性得到保障。同时本发明的软启动预组装分站房通过设置晶闽管实现软启动，从而 启动时无机械触点，启动电压和启动电流任意可调，避免了启动过程中过大的冲击电流；其 次采用接触器旁路工作模式，即当系统启动电压到达额定电压时，用旁路接触器取代已完 成任务的晶闽管，该样可W降低晶闽管的热损耗，提高系统的效率；再次CPU模块通过继电 器实现晶闽管的精确通断，能够减少设备误动作。
[0065] 本发明的光伏逆变器可W降低启动电流，减小光伏逆变器启动时对电网的冲击， 提高设备集成化程度，节省设备资本，保证系统工作的稳定性和可靠性，从而提高了供电质 量和设备使用寿命。同时与传统光伏逆变器相比，省掉断路器，与箱式变电站配合使用，满 足保护的选择特性，节省了设备的占用空间，实现了设备的集成化发展。
[0066] W上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲 授内容之后，本领域技术人员可W对本发明作各种改动或修改。该些等价形式同样落于本 申请所附权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种软启动预组装分站房，其特征在于：所述软启动预组装分站房包括光伏逆变 器、变压器、逆变器室以及变压器室；所述光伏逆变器设置于所述逆变器室内，所述变压器 设置于所述变压器室内；以及所述逆变器室和所述变压器室之间通过铜排连接；所述光伏 逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器以及晶闸管，所述直流断路器、稳压 电容、三相逆变桥以及滤波器依次电连接，所述晶闸管的输入端与所述滤波器的输出端电 连接，以及所述晶闸管设置成通过控制所述晶闸管的导通角，使得所述光伏逆变器的输出 电压从零值逐渐增加，直到所述晶闸管全部导通之后，所述光伏逆变器的输出电压达到最 大值。2. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述光伏逆变器还包括 交流主接触器，所述交流主接触器设置成当所述晶闸管全部导通后，所述交流主接触器闭 合，以及所述晶闸管设置成当所述交流主接触器闭合后所述晶闸管断开。3. 根据权利要求2所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述光伏逆变器还包括 控制系统，所述控制系统包括软启动模块和CPU模块，所述软启动模块和所述CPU模块电连 接，以及所述软启动模块包括多个继电器，所述多个继电器设置成从所述CPU模块接收指 令并根据该指令控制所述晶闸管和所述交流主接触器的导通和断开。4. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，在所述直流断路器和所 述稳压电容之间还设置有直流EMC滤波器，所述直流EMC滤波器的输入端与所述直流断路 器电连接，所述直流EMC滤波器的输出端与所述稳压电容电连接。5. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，在所述滤波器和所述晶 闸管之间还设置有交流EMC滤波器，所述交流EMC滤波器的输入端与所述滤波器的输出端 电连接，所述交流EMC滤波器的输出端与所述晶闸管的输入端电连接。6. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述逆变器室包括直流 汇线柜、逆变桥室、滤波器室以及软启动室，其中所述直流断路器设置于所述直流汇线柜 内、所述稳压电容和三相逆变桥设置于所述逆变桥室内、所述滤波器设置于所述滤波器室 内、以及所述晶闸管设置于所述软启动室内。7. 根据权利要求6所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变 桥室、滤波器室以及软启动室分别设有窗口，通过所述窗口能够对所述直流断路器、稳压电 容、三相逆变桥以及晶闸管进行调试。8. 根据权利要求6所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变桥 室、滤波器室、以及软启动室内分别设有散热装置。9. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述软启动预组装分站 房包括两台光伏逆变器和两套逆变器室，每一套所述逆变器室内设置一台所述光伏逆变 器。10. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述软启动预组装分站 房还包括避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器和高压室，所述避雷器、避雷 计数器和检测变压器内部故障的继电器设置于所述高压室内。
【专利摘要】本发明公开了一种软启动预组装分站房，包括光伏逆变器、变压器、逆变器室以及变压器室。光伏逆变器设置于逆变器室内，变压器设置于变压器室内，逆变器室和变压器室之间通过铜排连接。其中，光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器以及晶闸管。晶闸管的输入端与该滤波器的输出端电连接，以及该晶闸管设置成通过控制该晶闸管的导通角，使得该光伏逆变器的输出电压从零值逐渐增加，直到该晶闸管全部导通之后，该光伏逆变器的输出电压达到最大值。本发明的软启动预组装分站房可在外部进行调试工作，安全性得到保障，同时还能避免启动过程中过大的冲击电流。
【IPC分类】H02S40/32, H02M1/36, H02M7/48
【公开号】CN104901525
【申请号】CN201510374171
【发明人】刘志刚, 王振中, 胡益, 闫飞朝, 孙东海, 郭剑
【申请人】中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月30日
【技术领域】
[0001] 本发明设及太阳能领域，具体设及一种软启动预组装分站房。
【背景技术】
[0002] 太阳能具有安全、清洁和资源普遍性等优点，能够成为替代化石能源主要的可再 生能源。太阳能光伏发电在其开发研究、市场开拓W及产业化制造技术早已作为全球各国 激烈竞争的焦点。
[0003] 传统的光伏逆变器是用交流断路器把逆变器的滤波器侧直接接到额定电压的电 网中（直接启动）。交流断路器利用线圈中通过电流时，电磁铁内产生磁通，铁屯、由于受到 电场力的作用，实现主电路合闽和分闽。
[0004] 传统的预组装分站房要求调试人员必须在设备内部对逆变器进行调试，威胁人员 的人身安全，同时光伏逆变器直接启动具有W下缺陷：
[0005] ①、由于光伏逆变器启动时会产生较大的冲击电流，对供电的网侧电压产生较大 的电压闪变，同时由于启动应力较大，对电气设备产生冲击，使逆变器的使用寿命降低，威 胁现场调试人员的人身安全；
[0006] ②、光伏电站通常要求电气设备使用寿命达到25年，该造成断路器使用频繁，断 路器通断至少达到18000多次，在使用过程中容易出现螺丝松动、触头磨损等机械故障造 成光伏逆变器停运，使光伏逆变器故障率增加，尤其在设备寿命后期更为严重，影响光伏电 站的发电量。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种软启动预组装分站房，W解决上述现有技术中存在的问 题。
[000引为实现上述目的，本发明提供了一种软启动预组装分站房，所述软启动预组装分 站房包括光伏逆变器、变压器、逆变器室W及变压器室；所述光伏逆变器设置于所述逆变器 室内，所述变压器设置于所述变压器室内；W及所述逆变器室和所述变压器室之间通过铜 排连接；所述光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、=相逆变桥、滤波器W及晶闽管，所述 直流断路器、稳压电容、=相逆变桥W及滤波器依次电连接，所述晶闽管的输入端与所述滤 波器的输出端电连接，W及所述晶闽管设置成通过控制所述晶闽管的导通角，使得所述光 伏逆变器的输出电压从零值逐渐增加，直到所述晶闽管全部导通之后，所述光伏逆变器的 输出电压达到最大值。
[0009] 较佳地，所述光伏逆变器还包括交流主接触器，所述交流主接触器设置成当所述 晶闽管全部导通后，所述交流主接触器闭合，W及所述晶闽管设置成当所述交流主接触器 闭合后所述晶闽管断开。
[0010] 较佳地，所述光伏逆变器还包括控制系统，所述控制系统包括软启动模块和CPU 模块，所述软启动模块和所述CPU模块电连接，W及所述软启动模块包括多个继电器，所述 多个继电器设置成从所述CPU模块接收指令并根据该指令控制所述晶闽管和所述交流主 接触器的导通和断开。
[0011] 较佳地，所述多个继电器包括第一继电器、第二继电器和第=继电器，所述控制系 统设置成：
[0012] 当所述晶闽管的输入端的交流电压与所述晶闽管的输出端将接入的电网电压同 频、同相时，所述CPU模块发送指令给所述第一继电器，所述第一继电器控制所述晶闽管开 启，所述晶闽管的输出电压逐渐增加，直到所述晶闽管全部导通；W及
[0013] 当所述光伏逆变器在额定电压运行后，所述CPU模块分别给所述第二继电器和所 述第=继电器发送指令，使得所述第二继电器控制所述晶闽管断开，所述第=继电器控制 所述交流主接触器闭合，从而完成所述光伏逆变器的启动过程。
[0014] 较佳地，在所述直流断路器和所述稳压电容之间还设置有直流EMC滤波器，所述 直流EMC滤波器的输入端与所述直流断路器电连接，所述直流EMC滤波器的输出端与所述 稳压电容电连接。
[0015] 较佳地，在所述滤波器和所述晶闽管之间还设置有交流EMC滤波器，所述交流EMC 滤波器的输入端与所述滤波器的输出端电连接，所述交流EMC滤波器的输出端与所述晶闽 管的输入端电连接。
[0016] 较佳地，所述光伏逆变器还包括二次电源线，所述控制系统经由所述二次电源线 供电。
[0017] 较佳地，所述交流主接触器与所述晶闽管并联。
[0018] 较佳地，所述晶闽管为S相反并联晶闽管。
[0019] 较佳地，所述逆变器室包括直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室W及软启动室，其中 所述直流断路器设置于所述直流汇线柜内、所述稳压电容和=相逆变桥设置于所述逆变桥 室内、所述滤波器设置于所述滤波器室内、W及所述晶闽管设置于所述软启动室内。
[0020] 较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室W及软启动室分别设有窗口，通过 所述窗口能够对所述直流断路器、稳压电容、=相逆变桥W及晶闽管进行调试。
[0021] 较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室、W及软启动室内分别设有散热装 置。
[0022] 较佳地，所述软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器和两套逆变器室，每一套 所述逆变器室内设置一台所述光伏逆变器。
[0023] 较佳地，所述软启动预组装分站房还包括避雷器、避雷计数器和检测变压器内部 故障的继电器和高压室，所述避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器设置于 所述高压室内。
[0024] 本发明在软启动预组装分站房的外侧开设窗口，调试人员可在外部进行调试工 作，安全性得到保障。同时本发明的软启动预组装分站房通过设置晶闽管实现软启动，从而 启动时无机械触点，启动电压和启动电流任意可调，避免了启动过程中过大的冲击电流；其 次采用接触器旁路工作模式，即当系统启动电压到达额定电压时，用旁路接触器取代已完 成任务的晶闽管，该样可W降低晶闽管的热损耗，提高系统的效率；再次CPU模块通过继电 器实现晶闽管的精确通断，能够减少设备误动作。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明的软启动预组装分站房的系统示意图；
[0026] 图2是本发明的软启动预组装分站房的侧面示意图；
[0027] 图3是本发明的软启动预组装分站房的平面示意图；
[002引图4是本发明的光伏逆变器的拓扑结构图；
[0029] 图5是本发明的光伏逆变器的CPU模块控制示意图；
[0030] 图6是本发明的光伏逆变器的软启动模块控制示意图；W及
[0031] 图7是本发明的光伏逆变器的晶闽管的调压电路对应的相电压图。
【具体实施方式】
[0032]W下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，W便更清楚理解本发明的 目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为 了说明本发明技术方案的实质精神。
[0033] 术语说明
[0034] 分站房：将光伏逆变器和箱式变电站集成为一体的电气设备，该系统将光伏方阵 产生的直流电转化为交流电，并完成一次升压供给电网使用。
[0035] 断路器：所设计的分合装置，能够关合、通断和承载正常状态的电流；并且能在非 正常运行状态下，也能够进行关合、分断W及一定时间内的导通与通断。
[0036] 光伏逆变器；光伏逆变器是通过电力电子器件（MOS阳T、IGBT等）连接电阻电容， W脉冲宽度调制的方式控制器件的通断，把汇流箱传输来的直流电转变成交流电，同时完 成光伏组件的最大功率点跟踪（MPPT)，保证智能控制及反孤岛效应等。
[0037] 晶间管：晶间管是由PNPN四层半导体构成的兀件，有阳极A、阴极K和控制级G二 个电极，它能在电路中实现交流电的无触点控制，W小电流控制大电流，而且动作快、寿命 长、可靠性好。
[003引本发明的软启动预组装分站房通常包括光伏逆变器、变压器、逆变器室W及变压 器室；该光伏逆变器设置于该逆变器室内，该变压器设置于该变压器室内；W及该光伏逆 变器包括直流断路器、稳压电容、=相逆变桥、滤波器W及晶闽管，该直流断路器、稳压电 容、=相逆变桥W及滤波器依次电连接，该晶闽管的输入端与该滤波器的输出端电连接，W 及该晶闽管设置成通过控制该晶闽管的导通角，使得该光伏逆变器的输出电压从零值逐渐 增加，直到该晶闽管全部导通之后，该光伏逆变器的输出电压达到最大值。
[0039] 图1是本发明的软启动预组装分站房的系统示意图，图2本发明的软启动预组装 分站房的侧面示意图。图3是本发明的软启动预组装分站房的平面示意图。如图1~3所 示，软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器100、变压器200,逆变器室100A、变压器室9 和高压室11，其中两台光伏逆变器100通过导线与变压器200电连接。
[0040] 逆变器100设置于逆变器室100A内，变压器200设置于变压器室9内，W及避雷 器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器（图未示）设置于高压室11内。从光伏组 件传来的直流电经过经过逆变器100后变成交流电输送给变压器200,在变压器200内进行 升压后传输到高压室11内，并在高压室11内通过端子与连接到电网的导线连接，从而将经 过逆变器100进行换相后的电流并入电网。
[0041] 如图1所示，逆变器100包括直流断路器10、稳压电容30、=相逆变桥40、滤波器 50、交流主接触器70W及晶闽管80。其中，直流断路器10、稳压电容30、=相逆变桥40、滤 波器50、交流主接触器70W及晶闽管80之间皆通过铜排电连接。
[0042] 如图2~3所示，逆变器室100A包括直流汇线柜1、逆变桥室4、滤波器室5W及 软启动室7,其中直流断路器10设置于直流汇线柜1内、稳压电容30和=相逆变桥40设置 于逆变桥室4 内、滤波器50设置于滤波器室5内W及晶闽管80设置于软启动室7内。
[0043] 直流汇线柜1开设有窗口1A，逆变桥室4开设有窗口4A，滤波器室5开设有窗口 5A，软启动室7开设有窗口7A，高压室11开设有窗口11A，通过窗口1A、4A、5A和7A能够分 别对直流断路器10、稳压电容30、=相逆变桥40W及晶闽管80进行调试。
[0044] 在直流汇线柜1内设有散热装置1B，在逆变桥室4内设有散热装置4B，在滤波器 室5内设有散热装置5B，W及在软启动室7内设有散热装置7B。通过散热装置1B、4B、5B 和7B的作用，能够防止直流汇线柜1、逆变桥室4、滤波器室5W及软启动室7的温度过高。
[0045] 在本发明中，一个软启动预组装分站房包括两台光伏逆变器100、两个逆变器室 100A、一个变压器200、一个变压室9W及一个高压室11，其中每一个逆变器100设置于每 一个逆变器室100A内，变压器200设置于变压器室9内，避雷器、避雷计数器和检测变压器 内部故障的继电器（图未示）设置于高压室11内。
[0046] 图1仅仅示出了本发明的软启动预组装分站房中的光伏逆变器100的一种实施方 式。下面结合图4~7说明本发明的软启动预组装分站房中的光伏逆变器的另一种实施方 式。
[0047] 图4为本发明的软启动预组装分站房的另一种光伏逆变器的电路图。如图4所 示，光伏逆变器包括直流断路器10、直流EMC滤波器20、稳压电容30、=相逆变桥40、滤波 器50、交流EMC滤波器60、交流主接触器70、晶闽管80W及控制系统90。其中，直流断路 器10、直流EMC滤波器20、稳压电容30、=相逆变桥40、滤波器50和交流EMC滤波器60依 次经由导线电连接，其中，交流EMC滤波器60的输出端与交流主接触器70的输出端和晶闽 管80的输出端电连接，从而交流主接触器70和晶闽管80并联。
[0048] 控制系统90包括CPU模块91和软启动模块92,软启动模块92与CPU模块91通 过端子连接。端子分别对应控制系统实现的软启动状态或动作的功能，表1为端子功能表。
[0049]表1 [00 加]
[0051] 图5为CPU模块控制示意图^图6为软启动模块控制示意图，如图5~6所示，软 启动模块92包括第一继电器J1、继电器J2、继电器J3、继电器J4W及多条回路A1、A2、A3、 B1、B2、B3、B4,交流主接触器70和晶闽管90的分合闽动作通过控制各继电器来完成。
[0052] 当光伏逆变器100启动时，控制系统90检测从交流EMC滤波器出来的交流电压与 将通过晶闽管80并入的电网电压是否同频、同相，当检测到交流EMC滤波器出来的交流电 压与将通过晶闽管80并入的电网电压同频、同相时，CPU发出指令002给第一继电器J1，第 一继电器J1接收到指令后动作，使控制开关闭合，A1所在回路导通，晶闽管80启动，晶闽 管的输出电压逐渐增加，直到晶闽管全导通。待光伏逆变器100工作在额定电压后，CPU发 送指令003给第二继电器J2,发送指令005给第=继电器J3,从而第二继电器J2控制晶闽 管80断开，第=继电器J3控制交流主接触器70闭合，完成光伏逆变器80的软启动过程。
[0053] 图6为晶闽管80的调压电路中对应的相电压图。下面W某相电压为例，分析光伏 逆变器80的输出电压特性。如图6所示，其中U为晶闽管80的输入电压，a为触发角，取 为续流角，0是导通角。
[0化4]由图7可W看出，导通角0、触发角a和续流角料之间的函数关系式为[0化5] 6=n-a+(p(1)
[0056] 设电压U的表达式为
[0057] U=UmSin?t(2)
[0化引此时晶闽管输出电压有效值化表达式为
[0059]
[0060] 式做化简为
[0061]
[0062] 由式（4)可知，当续流角取是常量时，只要改变晶闽管触发角a的大小就可W改 变晶闽管的输出电压，实现逆变器的输出电压按照预定规律变化的要求。
[0063] 因此，通过控制晶闽管的导通角就可W使得光伏逆变器的输出电压从零值逐 渐增加，直到所述晶闽管全部导通之后，光伏逆变器的输出电压达到最大值。
[0064] 本发明在软启动预组装分站房的外侧开设窗口，调试人员可在外部进行调试工 作，安全性得到保障。同时本发明的软启动预组装分站房通过设置晶闽管实现软启动，从而 启动时无机械触点，启动电压和启动电流任意可调，避免了启动过程中过大的冲击电流；其 次采用接触器旁路工作模式，即当系统启动电压到达额定电压时，用旁路接触器取代已完 成任务的晶闽管，该样可W降低晶闽管的热损耗，提高系统的效率；再次CPU模块通过继电 器实现晶闽管的精确通断，能够减少设备误动作。
[0065] 本发明的光伏逆变器可W降低启动电流，减小光伏逆变器启动时对电网的冲击， 提高设备集成化程度，节省设备资本，保证系统工作的稳定性和可靠性，从而提高了供电质 量和设备使用寿命。同时与传统光伏逆变器相比，省掉断路器，与箱式变电站配合使用，满 足保护的选择特性，节省了设备的占用空间，实现了设备的集成化发展。
[0066] W上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲 授内容之后，本领域技术人员可W对本发明作各种改动或修改。该些等价形式同样落于本 申请所附权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种软启动预组装分站房，其特征在于：所述软启动预组装分站房包括光伏逆变 器、变压器、逆变器室以及变压器室；所述光伏逆变器设置于所述逆变器室内，所述变压器 设置于所述变压器室内；以及所述逆变器室和所述变压器室之间通过铜排连接；所述光伏 逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器以及晶闸管，所述直流断路器、稳压 电容、三相逆变桥以及滤波器依次电连接，所述晶闸管的输入端与所述滤波器的输出端电 连接，以及所述晶闸管设置成通过控制所述晶闸管的导通角，使得所述光伏逆变器的输出 电压从零值逐渐增加，直到所述晶闸管全部导通之后，所述光伏逆变器的输出电压达到最 大值。2. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述光伏逆变器还包括 交流主接触器，所述交流主接触器设置成当所述晶闸管全部导通后，所述交流主接触器闭 合，以及所述晶闸管设置成当所述交流主接触器闭合后所述晶闸管断开。3. 根据权利要求2所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述光伏逆变器还包括 控制系统，所述控制系统包括软启动模块和CPU模块，所述软启动模块和所述CPU模块电连 接，以及所述软启动模块包括多个继电器，所述多个继电器设置成从所述CPU模块接收指 令并根据该指令控制所述晶闸管和所述交流主接触器的导通和断开。4. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，在所述直流断路器和所 述稳压电容之间还设置有直流EMC滤波器，所述直流EMC滤波器的输入端与所述直流断路 器电连接，所述直流EMC滤波器的输出端与所述稳压电容电连接。5. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，在所述滤波器和所述晶 闸管之间还设置有交流EMC滤波器，所述交流EMC滤波器的输入端与所述滤波器的输出端 电连接，所述交流EMC滤波器的输出端与所述晶闸管的输入端电连接。6. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述逆变器室包括直流 汇线柜、逆变桥室、滤波器室以及软启动室，其中所述直流断路器设置于所述直流汇线柜 内、所述稳压电容和三相逆变桥设置于所述逆变桥室内、所述滤波器设置于所述滤波器室 内、以及所述晶闸管设置于所述软启动室内。7. 根据权利要求6所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变 桥室、滤波器室以及软启动室分别设有窗口，通过所述窗口能够对所述直流断路器、稳压电 容、三相逆变桥以及晶闸管进行调试。8. 根据权利要求6所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变桥 室、滤波器室、以及软启动室内分别设有散热装置。9. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述软启动预组装分站 房包括两台光伏逆变器和两套逆变器室，每一套所述逆变器室内设置一台所述光伏逆变 器。10. 根据权利要求1所述的软启动预组装分站房，其特征在于，所述软启动预组装分站 房还包括避雷器、避雷计数器和检测变压器内部故障的继电器和高压室，所述避雷器、避雷 计数器和检测变压器内部故障的继电器设置于所述高压室内。
【专利摘要】本发明公开了一种软启动预组装分站房，包括光伏逆变器、变压器、逆变器室以及变压器室。光伏逆变器设置于逆变器室内，变压器设置于变压器室内，逆变器室和变压器室之间通过铜排连接。其中，光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器以及晶闸管。晶闸管的输入端与该滤波器的输出端电连接，以及该晶闸管设置成通过控制该晶闸管的导通角，使得该光伏逆变器的输出电压从零值逐渐增加，直到该晶闸管全部导通之后，该光伏逆变器的输出电压达到最大值。本发明的软启动预组装分站房可在外部进行调试工作，安全性得到保障，同时还能避免启动过程中过大的冲击电流。
【IPC分类】H02S40/32, H02M1/36, H02M7/48
【公开号】CN104901525
【申请号】CN201510374171
【发明人】刘志刚, 王振中, 胡益, 闫飞朝, 孙东海, 郭剑
【申请人】中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月30日
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