降压并网预组装分站房的制作方法
降压并网预组装分站房的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及太阳能发电领域，具体设及一种降压并网预组装分站房。
【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] 传统的预组装分站房具有如下缺陷：
[0004] (1)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；
[0005] (2)二次控制系统采用单片机技术或DSP控制技术，其主控板受到布局结构、制版 工艺和器件质量等因素的影响明显，抗干扰能力差，不易扩展，事故率较高，对周围环境依 赖性强，开发周期长；
[0006] (3)由于预充电过程时，电容器最大耐压是光伏阵列的开路电压，也就是说光伏逆 变器的功率器件的耐压必须大于光伏阵列的开路电压。因此，在光伏阵列的组串时，所串的 光伏组件的开路电压不应大于逆变器功率器件的耐压，因此传统的预组装分站房存在光伏 逆变器并网容量低的缺陷。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种降压并网预组装分站房，W解决上述现有技术中存在的 问题。
[000引根据本发明的一个方面，提供了一种降压并网预组装分站房，所述降压并网预组 装分站房包括光伏逆变器、变压器、逆变器室和变压器室，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、交流断路器 W及降压装置；其中所述直流断路器包括第S开关（Si)，该第S开关（Si)设置于第S导线 (L。）上，所述降压装置包括预充电电阻化）和非线性电阻化)，所述预充电电阻巧1)的一 端与所述稳压电容的正极电连接，所述预充电电阻巧1)的另一端通过第一导线（Li)与所 述第S导线（L。）电连接，所述非线性电阻og的一端通过第二导线江2)与所述第S导线 (L。）电连接，所述非线性电阻巧2)的另一端接地，W及在所述第一导线（Li)上设有第一开 关（地1)和在所述第二导线江2)上设有第二开关（地2)。
[0009] 较佳地，所述降压装置还包括CPU模块、第一继电器和第二继电器，其中，所述第 一继电器与所述第一开关电连接，所述第二继电器与所述第二开关电连接，W及所述CPU 模块分别与所述第一继电器和所述第二继电器电连接。
[0010] 较佳地，所述非线性电阻为可调电阻。
[0011] 较佳地，所述降压装置还包括电源，所述电源与所述第一继电器、所述第二继电器 W及所述CPU模块电连接从而为所述第一继电器、所述第二继电器W及所述CPU模块提供 电能。
[0012] 较佳地，所述预充电电阻为线性电阻。
[0013] 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及交流输出室，其 中所述直流断路器和所述降压装置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及所述交流断路器设置于 所述交流输出室内。
[0014] 较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室W及交流输出室分别设有窗口，通 过所述窗口能够对所述直流断路器、降压装置、稳压电容、=相逆变桥W及滤波器进行调 试。
[0015] 较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室、W及交流输出室内分别设有散热 装置。
[0016] 较佳地，所述降压并网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。
[0017] 较佳地，所述降压并网预组装分站房还包括避雷器、避雷计数器、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。
[001引本发明的降压并网预组装分站房采用平面布置，并且在降压并网预组装分站房的 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。其次，通过降压装置降 低并网开路电压，可W提高光伏逆变器的容量；同时解决在极度寒冷条件下光伏组件开路 电压过高导致设备不能自启问题；再次，通过加入降压装置，有效避免了并网汇流箱量少时 存在的工作电压低于MPPT最低电压的问题。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的降压并网预组装分站房的系统连接示意图；
[0020] 图2是本发明的降压并网预组装分站房的侧面示意图；
[0021] 图3是本发明的降压并网预组装分站房的平面示意图；
[0022] 图4是本发明的降压并网预组装分站房的光伏逆变器的连接示意图拟及
[0023] 图5是本发明的降压并网预组装分站房的光伏逆变器的CPU模块的控制示意图。
【具体实施方式】
[0024] 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。
[00巧]术语说明
[0026] 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。
[0027] 光伏逆变器；通过电力电子器件（MOSFET、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。
[002引预充电电阻；在逆变器的直流母线电容器在充电前两端电压为零，在设备充电的 瞬间相当于短路，会产生很大的冲击电流，很容易造成逆变器的功率器件损坏。因此需要在 预充电过程中在充电回路串联一电阻，W起到限制电流的作用。该电阻就称为预充电电阻。
[0029] 稳压电容；电压源正负端并联一电容，用于斩波、逆变等电路时，具有很好的滤波 作用；当电压变化时，由于电容储能的作用，两端的电压不能突变，就保证了电压的平稳。
[0030] 上游电压：直流断路器进线处端口电压。
[0031] 本发明的降压并网预组装分站房通常包括光伏逆变器、变压器、逆变器室和变压 器室。其中光伏逆变器设置于逆变器室内，变压器设置于变压器室内，W及逆变器室和变压 器室之间通过铜排连接。光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、=相逆变桥、滤波器、交流 断路器W及降压装置；其中该直流断路器包括第=开关（Si)，该第=开关（Si)设置于第= 导线（L。）上，该降压装置包括预充电电阻巧1)和非线性电阻巧2)，该预充电电阻巧1)的一 端与该稳压电容的正极电连接，该预充电电阻巧1)的另一端通过第一导线（Li)与该第S导 线（L。）电连接，该非线性电阻化）的一端通过第二导线江2)与该第S导线（L。）电连接，该 非线性电阻巧2)的另一端接地，W及在该第一导线（Li)上设有第一开关（地1)和在该第二 导线江2)上设有第二开关（地2)。
[0032] 图1是本发明的降压并网预组装分站房的系统连接示意图；图2是本发明的降压 并网预组装分站房的侧面示意图；图3是本发明的降压并网预组装分站房的平面示意图。 如图1~3所示，降压并网预组装分站房包括两台光伏逆变器100、一台变压器200、逆变器 室100A、变压器室9和高压室11。虽然在本实施例中，降压并网预组装分站房包括高压室 11，然而本领域的技术人员可W理解，本发明的降压并网预组装分站房也可W不包括高压 室11。其中光伏逆变器100设置于逆变器室100A内，变压器200设置于变压器室9内，逆 变器室100A和变压器室200A之间通过铜排连接。
[0033] 如图1所示，光伏逆变器100包括直流断路器10、稳压电容20、=相逆变桥30、滤 波器40、交流断路器50W及降压装置。其中，直流断路器10、稳压电容20、=相逆变桥30、 滤波器40W及交流断路器50依次电连接，直流断路器10用于连接光伏组件，交流断路器 50用于连接变压器200。降压装置包括CPU模块51、第一继电器52、电源53、预充电电阻 Ri、非线性电阻R2、第一导线Li、第二导线1^2、第一开关地iW及第二开关地2。其中，第一继 电器52和第二继电器54均为二开二闭独立接点。
[0034] 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5、W及 交流输出室7,其中直流断路器10和降压装置设置于直流汇线柜1内、稳压电容20和=相 逆变桥30设置于逆变桥室4内、滤波器40设置于滤波器室5内、W及交流断路器50设置 于交流输出室7内。
[0035] 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，交流输出室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、降压装置、稳压电容20、=相逆变桥30W及交流断路器50进行调 试。
[0036] 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及在交流输出室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及交流输出室7的温度过 局。
[0037] 在本发明中，一个降压并网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。
[003引图4是本发明的降压并网预组装分站房的光伏逆变器100的连接示意图。如图4 所示，直流断路器10包括多个开关，其中第S开关Si设置于第S导线L。上，预充电电阻Ri 的一端通过第一导线Li连接于稳压电容20的正极，预充电电阻R1的另一端通过第一导线 Li连接于第S导线L。上，非线性电阻 R2的一端通过第二导线L2连接于第S导线L。上，非线 性电阻R2的另一端接地，在第一导线L1上设有第一开关地1和在第二导线L2上设有第二开 关地2。其中，直流断路器10的第S开关Si与其他所有开关先并联后再通过第S导线L。与 稳压电谷20串联。
[0039]在本实施例中，非线性电阻R2为可调电阻，通过调节非线性电阻R2可W控制第S 开关Si的上游电压的大小，W及预充电电阻Ri为线性电阻，通过预充电电阻Ri可W防止稳 压电容被击穿，
[0040] 电源53与第一继电器52、第二继电器54W及CPU模块51电连接，从而为第一继 电器52、第二继电器54W及CPU模块51提供电能。CPU模块51与第一继电器52和第二 继电器54电连接从而分别向第一继电器52和第二继电器54发送指令，第一继电器52和 第二继电器54接收来自CPU模块51的指令并控制第一开关地1和第二开关地2的开闭。
[0041] 图5是CPU模块的示意图。如图5所示，CPU模块能够发出信号101、102、103、104、 105W及107,其中信号101控制第一开关地1合闽；信号102控制第一开关地1分闽；信号 103控制第二开关地2合闽；信号104控制第二开关地2分闽；信号105控制第一开关地1合 分状态；信号106控制第二开关地2合分状态；信号107控制第=开关S1状态。
[0042] 需要开启时，按W下过程进行。
[0043] (1)按下手动预充电按钮（图未示），CPU模块发出信号103令第二继电器54动 作，从而第二继电器54控制第二开关地2闭合，其中，通过调节非线性电阻R2可W控制电压 Ui的大小；
[0044] (2)当第S开关S1上游电压降低到电压U府，CPU模块发出101信号令第一继电 器52动作，从而控制第一开关地1闭合，预充电电阻R1上流经电流，稳压电容20预充电。
[0045] (3)当稳压电容20预充电完成后，闭合直流断路器10的第S开关Si和其他所有 开关；
[0046] (4)当光伏逆变器满足启动条件后，启动光伏逆变器；
[0047] (5)待所述光伏逆变器稳定运行时间t后，CPU模块发出104信号令第二继电器54 动作，从而断开开关第二开关地2,从而完成整个光伏逆变器的启机过程。
[0048] 在本发明中，时间t为光伏逆变器的输出功率从0增加到最大输出功率所需的时 间。
[0049] 电压Ui满足W下关系；Ui<Uc，其中U。为光伏逆变器的最大工作电压，Uc为接 入光伏逆变器的光伏组件的开路电压。
[0化0] 根据本发明的另一方面，还提供了一种光伏逆变器的启机方法，光伏逆变器包括 直流断路器、稳压电容、=相逆变桥、滤波器、交流断路器W及降压装置，其中，所述直流断 路器包括第S开关Si，该第S开关Si设置于第S导线L。上，所述降压装置包括预充电电阻 Ri和非线性电阻R2,所述预充电电阻Ri的一端与所述稳压电容的正极电连接，所述预充电 电阻Ri的另一端通过第一导线L1与所述第S导线L。电连接，所述非线性电阻的一端通过 第二导线L,与所述第S导线L。电连接，所述非线性电阻的另一端接地，W及在所述第一导 线Li上设有第一开关地1和在所述第二导线L2上设有第二开关地2,其中，所述方法包括W 下步骤：
[0化1] 步骤一、闭合第二开关地2;
[0052] 步骤二、当第S开关Si上游电压降低到电压U1时，闭合第一开关地1;
[0化3] 步骤=、当稳压电容20充电完成后，闭合直流断路器10的第=开关Si及其他所 有开关；
[0化4] 步骤四、当光伏逆变器满足启动条件后，启动光伏逆变器；
[0化5] 步骤五、当光伏逆变器稳定运行时间t后，断开第二开关地2,完成整个光伏逆变器 的启机过程。
[0056] 下面W某一额定输出750MW的光伏逆变器为例说明本发明的优越性。
[0化7] 光伏逆变器的输入、输出性能参数分别见表1和表2。所接入光伏组件的参数见表 3。
[0化引表1光伏逆变器输入参数
[0059]
[0064] 如果采用传统的光伏逆变器串接光伏组件，那么光伏组件每串接入的块数NmajS 该满足W下公式：
[00化]45. 45Nmax《820 (1)
[0066] 公式（1)的解为；
[0067] Nmax= 18 似
[0068] 如果采用本发明的光伏逆变器串接光伏组件，由开路电压45. 45V降至为工作电 压37. 00V，那么光伏组件每串接入的块数Nm"应该满足公式（3)
[0069] 37. 00Nmax《820 (3)
[0070] 公式做的解为：
[0071] N_= 22 (4)
[0072] 那么光伏逆变器的额定功率可W提高为
[0073] P= 750 * 聲=916.化W(5) 18
[0074] 由式妨可W看出，本发明的光伏逆变器并网容量明显得到改善。相比于传统的 光伏逆变器，并网容量提高了 22. 2 %。
[0075] 因此，通过本发明的降压并网预组装分站房，可W提高光伏逆变器的并网容量。此 夕F，本发明还可W解决在极度寒冷条件下光伏组件开路电压过高导致光伏逆变器不能自启 的问题。
[0076] 本发明的降压并网预组装分站房采用平面布置，并且在降压并网预组装分站房的 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。其次，通过降压装置降 低并网开路电压，可W提高光伏逆变器的容量；同时解决在极度寒冷条件下光伏组件开路 电压过高导致设备不能自启问题；再次，通过加入降压装置，有效避免了并网汇流箱量少时 存在的工作电压低于MPPT最低电压的问题。
[0077] 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. 一种降压并网预组装分站房，其特征在于：所述降压并网预组装分站房包括光伏逆 变器、变压器、逆变器室和变压器室，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、交流断路器以及降压装置；其中所 述直流断路器包括第三开关（S1),该第三开关（S1)设置于第三导线（Ltl)上，所述降压装置 包括预充电电阻（R1)和非线性电阻（R2)，所述预充电电阻（R1)的一端与所述稳压电容的正 极电连接，所述预充电电阻（R1)的另一端通过第一导线（L1)与所述第三导线（Ltl)电连接， 所述非线性电阻（R2)的一端通过第二导线（L2)与所述第三导线（Ltl)电连接，所述非线性 电阻（R2)的另一端接地，以及在所述第一导线（L1)上设有第一开关（QB1)和在所述第二导 线（L2)上设有第二开关（QB2)。2. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述降压装置还包括 (PU模块、第一继电器和第二继电器，其中，所述第一继电器与所述第一开关电连接，所述第 二继电器与所述第二开关电连接，以及所述CPU模块分别与所述第一继电器和所述第二继 电器电连接。3. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述非线性电阻为可 调电阻。4. 根据权利要求2所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述降压装置还包括 电源，所述电源与所述第一继电器、所述第二继电器以及所述CPU模块电连接从而为所述 第一继电器、所述第二继电器以及所述CPU模块提供电能。5. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述预充电电阻为线 性电阻。6. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述逆变器室包括直 流汇线柜、逆变桥室、滤波器室以及交流输出室，其中所述直流断路器和所述降压装置设置 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、以及所述交流断路器设置于所述交流输出室内。7. 根据权利要求6所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变 桥室、滤波器室以及交流输出室分别设有窗口，通过所述窗口能够对所述直流断路器、降压 装置、稳压电容、三相逆变桥以及滤波器进行调试。8. 根据权利要求6所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变 桥室、滤波器室、以及交流输出室内分别设有散热装置。9. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述降压并网预组装 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所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述降压并网预组装 分站房还包括避雷器、避雷计数器、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】本发明公开了一种降压并网预组装分站房，包括光伏逆变器、变压器、逆变器室和变压器室。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。光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器、交流断路器以及降压装置，其中该直流断路器包括第三开关(S1)，该第三开关(S1)设置于第三导线(L0)上，该降压装置包括预充电电阻(R1)和非线性电阻(R2)。预充电电阻(R1)的一端与稳压电容的正极电连接，另一端通过与第三导线(L0)电连接。非线性电阻(R2)的一端与第三导线(L0)电连接，另一端接地。本发明的降压并网预组装分站房可以提高光伏逆变器的容量。
【IPC分类】H02S40/30, H02B7/06
【公开号】CN104901212
【申请号】CN201510374172
【发明人】刘志刚, 王振中, 孙东海, 郭剑, 胡益, 闫飞朝
【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] 本发明设及太阳能发电领域，具体设及一种降压并网预组装分站房。
【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] 传统的预组装分站房具有如下缺陷：
[0004] (1)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；
[0005] (2)二次控制系统采用单片机技术或DSP控制技术，其主控板受到布局结构、制版 工艺和器件质量等因素的影响明显，抗干扰能力差，不易扩展，事故率较高，对周围环境依 赖性强，开发周期长；
[0006] (3)由于预充电过程时，电容器最大耐压是光伏阵列的开路电压，也就是说光伏逆 变器的功率器件的耐压必须大于光伏阵列的开路电压。因此，在光伏阵列的组串时，所串的 光伏组件的开路电压不应大于逆变器功率器件的耐压，因此传统的预组装分站房存在光伏 逆变器并网容量低的缺陷。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种降压并网预组装分站房，W解决上述现有技术中存在的 问题。
[000引根据本发明的一个方面，提供了一种降压并网预组装分站房，所述降压并网预组 装分站房包括光伏逆变器、变压器、逆变器室和变压器室，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、交流断路器 W及降压装置；其中所述直流断路器包括第S开关（Si)，该第S开关（Si)设置于第S导线 (L。）上，所述降压装置包括预充电电阻化）和非线性电阻化)，所述预充电电阻巧1)的一 端与所述稳压电容的正极电连接，所述预充电电阻巧1)的另一端通过第一导线（Li)与所 述第S导线（L。）电连接，所述非线性电阻og的一端通过第二导线江2)与所述第S导线 (L。）电连接，所述非线性电阻巧2)的另一端接地，W及在所述第一导线（Li)上设有第一开 关（地1)和在所述第二导线江2)上设有第二开关（地2)。
[0009] 较佳地，所述降压装置还包括CPU模块、第一继电器和第二继电器，其中，所述第 一继电器与所述第一开关电连接，所述第二继电器与所述第二开关电连接，W及所述CPU 模块分别与所述第一继电器和所述第二继电器电连接。
[0010] 较佳地，所述非线性电阻为可调电阻。
[0011] 较佳地，所述降压装置还包括电源，所述电源与所述第一继电器、所述第二继电器 W及所述CPU模块电连接从而为所述第一继电器、所述第二继电器W及所述CPU模块提供 电能。
[0012] 较佳地，所述预充电电阻为线性电阻。
[0013] 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及交流输出室，其 中所述直流断路器和所述降压装置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及所述交流断路器设置于 所述交流输出室内。
[0014] 较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室W及交流输出室分别设有窗口，通 过所述窗口能够对所述直流断路器、降压装置、稳压电容、=相逆变桥W及滤波器进行调 试。
[0015] 较佳地，所述直流汇线柜、逆变桥室、滤波器室、W及交流输出室内分别设有散热 装置。
[0016] 较佳地，所述降压并网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。
[0017] 较佳地，所述降压并网预组装分站房还包括避雷器、避雷计数器、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。
[001引本发明的降压并网预组装分站房采用平面布置，并且在降压并网预组装分站房的 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。其次，通过降压装置降 低并网开路电压，可W提高光伏逆变器的容量；同时解决在极度寒冷条件下光伏组件开路 电压过高导致设备不能自启问题；再次，通过加入降压装置，有效避免了并网汇流箱量少时 存在的工作电压低于MPPT最低电压的问题。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的降压并网预组装分站房的系统连接示意图；
[0020] 图2是本发明的降压并网预组装分站房的侧面示意图；
[0021] 图3是本发明的降压并网预组装分站房的平面示意图；
[0022] 图4是本发明的降压并网预组装分站房的光伏逆变器的连接示意图拟及
[0023] 图5是本发明的降压并网预组装分站房的光伏逆变器的CPU模块的控制示意图。
【具体实施方式】
[0024] 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。
[00巧]术语说明
[0026] 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。
[0027] 光伏逆变器；通过电力电子器件（MOSFET、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。
[002引预充电电阻；在逆变器的直流母线电容器在充电前两端电压为零，在设备充电的 瞬间相当于短路，会产生很大的冲击电流，很容易造成逆变器的功率器件损坏。因此需要在 预充电过程中在充电回路串联一电阻，W起到限制电流的作用。该电阻就称为预充电电阻。
[0029] 稳压电容；电压源正负端并联一电容，用于斩波、逆变等电路时，具有很好的滤波 作用；当电压变化时，由于电容储能的作用，两端的电压不能突变，就保证了电压的平稳。
[0030] 上游电压：直流断路器进线处端口电压。
[0031] 本发明的降压并网预组装分站房通常包括光伏逆变器、变压器、逆变器室和变压 器室。其中光伏逆变器设置于逆变器室内，变压器设置于变压器室内，W及逆变器室和变压 器室之间通过铜排连接。光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、=相逆变桥、滤波器、交流 断路器W及降压装置；其中该直流断路器包括第=开关（Si)，该第=开关（Si)设置于第= 导线（L。）上，该降压装置包括预充电电阻巧1)和非线性电阻巧2)，该预充电电阻巧1)的一 端与该稳压电容的正极电连接，该预充电电阻巧1)的另一端通过第一导线（Li)与该第S导 线（L。）电连接，该非线性电阻化）的一端通过第二导线江2)与该第S导线（L。）电连接，该 非线性电阻巧2)的另一端接地，W及在该第一导线（Li)上设有第一开关（地1)和在该第二 导线江2)上设有第二开关（地2)。
[0032] 图1是本发明的降压并网预组装分站房的系统连接示意图；图2是本发明的降压 并网预组装分站房的侧面示意图；图3是本发明的降压并网预组装分站房的平面示意图。 如图1~3所示，降压并网预组装分站房包括两台光伏逆变器100、一台变压器200、逆变器 室100A、变压器室9和高压室11。虽然在本实施例中，降压并网预组装分站房包括高压室 11，然而本领域的技术人员可W理解，本发明的降压并网预组装分站房也可W不包括高压 室11。其中光伏逆变器100设置于逆变器室100A内，变压器200设置于变压器室9内，逆 变器室100A和变压器室200A之间通过铜排连接。
[0033] 如图1所示，光伏逆变器100包括直流断路器10、稳压电容20、=相逆变桥30、滤 波器40、交流断路器50W及降压装置。其中，直流断路器10、稳压电容20、=相逆变桥30、 滤波器40W及交流断路器50依次电连接，直流断路器10用于连接光伏组件，交流断路器 50用于连接变压器200。降压装置包括CPU模块51、第一继电器52、电源53、预充电电阻 Ri、非线性电阻R2、第一导线Li、第二导线1^2、第一开关地iW及第二开关地2。其中，第一继 电器52和第二继电器54均为二开二闭独立接点。
[0034] 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5、W及 交流输出室7,其中直流断路器10和降压装置设置于直流汇线柜1内、稳压电容20和=相 逆变桥30设置于逆变桥室4内、滤波器40设置于滤波器室5内、W及交流断路器50设置 于交流输出室7内。
[0035] 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，交流输出室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、降压装置、稳压电容20、=相逆变桥30W及交流断路器50进行调 试。
[0036] 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及在交流输出室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及交流输出室7的温度过 局。
[0037] 在本发明中，一个降压并网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。
[003引图4是本发明的降压并网预组装分站房的光伏逆变器100的连接示意图。如图4 所示，直流断路器10包括多个开关，其中第S开关Si设置于第S导线L。上，预充电电阻Ri 的一端通过第一导线Li连接于稳压电容20的正极，预充电电阻R1的另一端通过第一导线 Li连接于第S导线L。上，非线性电阻 R2的一端通过第二导线L2连接于第S导线L。上，非线 性电阻R2的另一端接地，在第一导线L1上设有第一开关地1和在第二导线L2上设有第二开 关地2。其中，直流断路器10的第S开关Si与其他所有开关先并联后再通过第S导线L。与 稳压电谷20串联。
[0039]在本实施例中，非线性电阻R2为可调电阻，通过调节非线性电阻R2可W控制第S 开关Si的上游电压的大小，W及预充电电阻Ri为线性电阻，通过预充电电阻Ri可W防止稳 压电容被击穿，
[0040] 电源53与第一继电器52、第二继电器54W及CPU模块51电连接，从而为第一继 电器52、第二继电器54W及CPU模块51提供电能。CPU模块51与第一继电器52和第二 继电器54电连接从而分别向第一继电器52和第二继电器54发送指令，第一继电器52和 第二继电器54接收来自CPU模块51的指令并控制第一开关地1和第二开关地2的开闭。
[0041] 图5是CPU模块的示意图。如图5所示，CPU模块能够发出信号101、102、103、104、 105W及107,其中信号101控制第一开关地1合闽；信号102控制第一开关地1分闽；信号 103控制第二开关地2合闽；信号104控制第二开关地2分闽；信号105控制第一开关地1合 分状态；信号106控制第二开关地2合分状态；信号107控制第=开关S1状态。
[0042] 需要开启时，按W下过程进行。
[0043] (1)按下手动预充电按钮（图未示），CPU模块发出信号103令第二继电器54动 作，从而第二继电器54控制第二开关地2闭合，其中，通过调节非线性电阻R2可W控制电压 Ui的大小；
[0044] (2)当第S开关S1上游电压降低到电压U府，CPU模块发出101信号令第一继电 器52动作，从而控制第一开关地1闭合，预充电电阻R1上流经电流，稳压电容20预充电。
[0045] (3)当稳压电容20预充电完成后，闭合直流断路器10的第S开关Si和其他所有 开关；
[0046] (4)当光伏逆变器满足启动条件后，启动光伏逆变器；
[0047] (5)待所述光伏逆变器稳定运行时间t后，CPU模块发出104信号令第二继电器54 动作，从而断开开关第二开关地2,从而完成整个光伏逆变器的启机过程。
[0048] 在本发明中，时间t为光伏逆变器的输出功率从0增加到最大输出功率所需的时 间。
[0049] 电压Ui满足W下关系；Ui<Uc，其中U。为光伏逆变器的最大工作电压，Uc为接 入光伏逆变器的光伏组件的开路电压。
[0化0] 根据本发明的另一方面，还提供了一种光伏逆变器的启机方法，光伏逆变器包括 直流断路器、稳压电容、=相逆变桥、滤波器、交流断路器W及降压装置，其中，所述直流断 路器包括第S开关Si，该第S开关Si设置于第S导线L。上，所述降压装置包括预充电电阻 Ri和非线性电阻R2,所述预充电电阻Ri的一端与所述稳压电容的正极电连接，所述预充电 电阻Ri的另一端通过第一导线L1与所述第S导线L。电连接，所述非线性电阻的一端通过 第二导线L,与所述第S导线L。电连接，所述非线性电阻的另一端接地，W及在所述第一导 线Li上设有第一开关地1和在所述第二导线L2上设有第二开关地2,其中，所述方法包括W 下步骤：
[0化1] 步骤一、闭合第二开关地2;
[0052] 步骤二、当第S开关Si上游电压降低到电压U1时，闭合第一开关地1;
[0化3] 步骤=、当稳压电容20充电完成后，闭合直流断路器10的第=开关Si及其他所 有开关；
[0化4] 步骤四、当光伏逆变器满足启动条件后，启动光伏逆变器；
[0化5] 步骤五、当光伏逆变器稳定运行时间t后，断开第二开关地2,完成整个光伏逆变器 的启机过程。
[0056] 下面W某一额定输出750MW的光伏逆变器为例说明本发明的优越性。
[0化7] 光伏逆变器的输入、输出性能参数分别见表1和表2。所接入光伏组件的参数见表 3。
[0化引表1光伏逆变器输入参数
[0059]
[0064] 如果采用传统的光伏逆变器串接光伏组件，那么光伏组件每串接入的块数NmajS 该满足W下公式：
[00化]45. 45Nmax《820 (1)
[0066] 公式（1)的解为；
[0067] Nmax= 18 似
[0068] 如果采用本发明的光伏逆变器串接光伏组件，由开路电压45. 45V降至为工作电 压37. 00V，那么光伏组件每串接入的块数Nm"应该满足公式（3)
[0069] 37. 00Nmax《820 (3)
[0070] 公式做的解为：
[0071] N_= 22 (4)
[0072] 那么光伏逆变器的额定功率可W提高为
[0073] P= 750 * 聲=916.化W(5) 18
[0074] 由式妨可W看出，本发明的光伏逆变器并网容量明显得到改善。相比于传统的 光伏逆变器，并网容量提高了 22. 2 %。
[0075] 因此，通过本发明的降压并网预组装分站房，可W提高光伏逆变器的并网容量。此 夕F，本发明还可W解决在极度寒冷条件下光伏组件开路电压过高导致光伏逆变器不能自启 的问题。
[0076] 本发明的降压并网预组装分站房采用平面布置，并且在降压并网预组装分站房的 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。其次，通过降压装置降 低并网开路电压，可W提高光伏逆变器的容量；同时解决在极度寒冷条件下光伏组件开路 电压过高导致设备不能自启问题；再次，通过加入降压装置，有效避免了并网汇流箱量少时 存在的工作电压低于MPPT最低电压的问题。
[0077] 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. 一种降压并网预组装分站房，其特征在于：所述降压并网预组装分站房包括光伏逆 变器、变压器、逆变器室和变压器室，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、交流断路器以及降压装置；其中所 述直流断路器包括第三开关（S1),该第三开关（S1)设置于第三导线（Ltl)上，所述降压装置 包括预充电电阻（R1)和非线性电阻（R2)，所述预充电电阻（R1)的一端与所述稳压电容的正 极电连接，所述预充电电阻（R1)的另一端通过第一导线（L1)与所述第三导线（Ltl)电连接， 所述非线性电阻（R2)的一端通过第二导线（L2)与所述第三导线（Ltl)电连接，所述非线性 电阻（R2)的另一端接地，以及在所述第一导线（L1)上设有第一开关（QB1)和在所述第二导 线（L2)上设有第二开关（QB2)。2. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述降压装置还包括 (PU模块、第一继电器和第二继电器，其中，所述第一继电器与所述第一开关电连接，所述第 二继电器与所述第二开关电连接，以及所述CPU模块分别与所述第一继电器和所述第二继 电器电连接。3. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述非线性电阻为可 调电阻。4. 根据权利要求2所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述降压装置还包括 电源，所述电源与所述第一继电器、所述第二继电器以及所述CPU模块电连接从而为所述 第一继电器、所述第二继电器以及所述CPU模块提供电能。5. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述预充电电阻为线 性电阻。6. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述逆变器室包括直 流汇线柜、逆变桥室、滤波器室以及交流输出室，其中所述直流断路器和所述降压装置设置 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、以及所述交流断路器设置于所述交流输出室内。7. 根据权利要求6所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变 桥室、滤波器室以及交流输出室分别设有窗口，通过所述窗口能够对所述直流断路器、降压 装置、稳压电容、三相逆变桥以及滤波器进行调试。8. 根据权利要求6所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述直流汇线柜、逆变 桥室、滤波器室、以及交流输出室内分别设有散热装置。9. 根据权利要求1所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述降压并网预组装 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所述的降压并网预组装分站房，其特征在于，所述降压并网预组装 分站房还包括避雷器、避雷计数器、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】本发明公开了一种降压并网预组装分站房，包括光伏逆变器、变压器、逆变器室和变压器室。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。光伏逆变器包括直流断路器、稳压电容、三相逆变桥、滤波器、交流断路器以及降压装置，其中该直流断路器包括第三开关(S1)，该第三开关(S1)设置于第三导线(L0)上，该降压装置包括预充电电阻(R1)和非线性电阻(R2)。预充电电阻(R1)的一端与稳压电容的正极电连接，另一端通过与第三导线(L0)电连接。非线性电阻(R2)的一端与第三导线(L0)电连接，另一端接地。本发明的降压并网预组装分站房可以提高光伏逆变器的容量。
【IPC分类】H02S40/30, H02B7/06
【公开号】CN104901212
【申请号】CN201510374172
【发明人】刘志刚, 王振中, 孙东海, 郭剑, 胡益, 闫飞朝
【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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