一种隔离型并网逆变器及光伏发电系统的制作方法

1.本发明涉及逆变器技术领域，特别地涉及一种隔离型并网逆变器及光伏发电系统。


背景技术：

2.光伏发电系统是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电系统，它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器，其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行。其中的光伏建筑一体化发电系统将光伏发电系统集成到建筑物上，该系统不需要占用额外的地面空间，是在城市中应用可再生能源发电的最佳方式。
3.光伏建筑一体化发电系统的主要部件中，由于薄膜太阳能电池相比于晶硅太阳能电池具有可弯曲、透光率高、环境污染小的优势，因此成为了光伏建筑一体化发电系统的主流选择。并网逆变器作为光伏建筑一体化发电系统中必不可少的组成部分，与屋顶分布式光伏发电系统相比，建筑物外墙光伏发电系统对于并网逆变器的体积、重量和工作温度都具有更高的要求。
4.为了减少不必要的连接线缆，并网逆变器通常被放置于薄膜太阳能光伏组件的背板上，这就要求并网逆变器的尺寸必须小于单个光伏面板，并网逆变器的高度也必须小于光伏组件与建筑物外墙之间的距离，通常是必须小于10cm。因此，对于并网逆变器的结构和耐热性也提出了极高的要求。
5.传统的并网逆变器通常采用的是一体式的散热设计，在并网逆变器内部的底板上设置一整块体积较大的散热器，在紧贴散热器的上表面设置功率器件或功率模块，虽然这种散热方式的效果不错，但浪费了并网逆变器内部的大量空间，导致并网逆变器的体积较大，不适用于光伏建筑一体化发电系统，特别是建筑物外墙光伏发电系统；并且，为了避免薄膜太阳能电池产生pid效应，需要将薄膜太阳能电池的负极接地，所以并网逆变器内部需要包含隔离用的变压器元件，从而导致无法通过直接在传统的并网逆变器上减小体积的方式来使其应用到建筑物外墙光伏发电系统。
6.因此，本发明针对上述问题，提出了一种体积较小、散热效果更好的隔离型并网逆变器，以及包括该隔离型并网逆变器的光伏发电系统。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于：针对上述问题，本发明提供了一种隔离型并网逆变器及光伏发电系统，通过散热器将箱体隔离成多个腔体，将发热元件分散放置在散热器件两侧和上方，解决了现有并网逆变器的体积较大，无法适用于光伏建筑一体化发电系统的问题，达到减小并网逆变器的体积，同时提高散热效果的目的。
8.本发明采用的技术方案如下：
9.为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种隔离型并网逆变器，包括箱体、分体式散热器件、第一无源器件、滤波器和第一有源器件；
10.所述分体式散热器件设置在所述箱体的底板上，以将所述箱体分隔为多个腔体，所述第一无源器件、所述滤波器和所述第一有源器件分布在多个所述腔体中。
11.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述箱体的底板上设置有多个固定槽，所述分体式散热器件分别设置在所述固定槽内，将所述箱体隔离为多个分离的腔体。
12.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述分体式散热器件包括至少两个散热器，所述箱体包括由所述至少两个散热器分隔的至少三个腔体。
13.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述第一无源器件包括变压器，所述滤波器包括输入emi滤波器和输出emi滤波器，所述第一有源器件包括电感。
14.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述箱体包括由所述分体式散热器件分隔开的第一腔体、第二腔体和第三腔体；
15.所述电感包括boost电感、谐振电感和ac滤波电感；
16.其中，所述输入emi滤波器和所述boost电感放置在所述第一腔体中，所述变压器和所述谐振电感放置在所述第二腔体中，所述输出emi滤波器和所述ac滤波电感放置在所述第三腔体中。
17.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述第一腔体内还设置有输入板，所述输入emi滤波器和输入端子设置在所述输入板上；所述第三腔体内还设置有输出板，所述输出emi滤波器和输出端子设置在所述输出板上。
18.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述逆变器还包括功率板，所述分体式散热器件位于所述箱体的中下部，且所述分体式散热器件的上表面的高度低于所述箱体上表面的高度，以使所述分体式散热器件的顶面与所述功率板接触。
19.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述功率板上设置有电源、第二无源器件和第二有源器件，所述第二无源器件包括boost电容、吸收电容和母线电容，所述第二有源器件包括mos管；
20.其中，所述电源、所述boost电容和所述吸收电容均设置在所述功率板的上表面，所述母线电容和所述mos管均设置在所述功率板的下表面，所述母线电容位于所述腔体内，所述mos管与所述分体式散热器件的侧面接触。
21.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述逆变器还包括驱动电路和控制电路，所述驱动电路和控制电路设置于所述箱体的上部。
22.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述第一无源器件和所述第一有源器件均放置在所述箱体内的一端，且均与所述分体式散热器件的一端接触。
23.根据本发明的实施例，可选的，上述隔离型并网逆变器中，所述逆变器还包括风扇，所述分体式散热器件的一端设置有开口，所述风扇设置在所述箱体的与所述箱体内的一端相对的另一端的外表面，且与所述分体式散热器件的一端相对的另一端连接。
24.第二方面，本发明提供一种光伏发电系统，包括如上述的隔离型并网逆变器。
25.与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
26.1.本发明提供的一种隔离型并网逆变器及光伏发电系统，通过设置在箱体底板上的分体式散热器件将箱体分隔为多个腔体，将第一无源器件、滤波器和第一有源器件设置
在所述腔体中，实现了发热元件和散热器的水平排布，通过上述设置，解决了现有并网逆变器的体积较大，无法适用于光伏建筑一体化发电系统的问题；本发明的并网逆变器结构紧凑，不浪费并网逆变器的内部空间，大幅度减小了并网逆变器的体积、厚度和重量，并且，通过分体式散热器件与发热元件更多接触进行散热，提高了散热器的利用率，从而提高了并网逆变器的散热效果。
27.2.本发明中，所述分体式散热器件包括至少两个散热器，所述箱体包括由所述至少两个散热器分隔的至少三个腔体，可根据实际应用中发热元件的大小、体积和产生的热量合理设置散热器的个数和箱体的尺寸，最大限度平衡逆变器的散热性能和体积，以用于建筑物外墙光伏发电系统。
28.3.本发明中，所述逆变器还包括功率板，所述分体式散热器件位于所述箱体的中下部，且所述分体式散热器件的上表面的高度低于所述箱体上表面的高度，以使所述分体式散热器件的顶面与所述功率板接触，将功率板设置在散热器上方，使分体式散热器件三面接触发热元件，实现了减小逆变器体积的同时提高逆变器散热的效果。
29.4.本发明中，所述电源、所述boost电容和所述吸收电容均设置在所述功率板的上表面，所述母线电容和所述mos管均设置在所述功率板的下表面，所述母线电容位于所述腔体内，所述mos管与所述分体式散热器件的侧面接触，充分利用腔体的相对空间位置，提高了并网逆变器内部空间的利用率，进一步减小了并网逆变器的整机尺寸，从而降低了光伏发电系统的安装成本。
30.5.本发明中，所述第一无源器件和所述第一有源器件均放置在所述箱体内的一端，且均与所述分体式散热器件的一端接触，当并网逆变器需要竖直放置时，发热严重的第一无源器件和第一有源器件将位于竖直放置的箱体内的上端，可防止其自身产生的热量对其他发热元件造成影响。
附图说明
31.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
32.图1为本发明实施例一提供的一种隔离型并网逆变器的结构示意图。
33.图2为本发明实施例一提供的一种隔离型并网逆变器的箱体的结构示意图。
34.图3为本发明实施例一提供的一种隔离型并网逆变器的箱体内的排列示意图。
35.图4为本发明实施例一提供的一种隔离型并网逆变器的结构示意图的俯视图。
36.图5为本发明实施例一提供的一种隔离型并网逆变器的功率板的结构示意图。
37.图中，1.箱体、101.第一腔体、102.第二腔体、103.第三腔体、104.固定槽、2.散热器、3.变压器、401.输入板、402.boost电感、403.谐振电感、404.ac滤波电感、405.输出板、5.功率板、501.电源、502.boost电容、503.吸收电容、504.母线电容、505.mos管、6.风扇。
38.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
39.以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本发明实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案
均在本发明的保护范围之内。
40.实施例一
41.请参阅图1至图5，本实施例提供了一种隔离型并网逆变器，如图1所示，所述逆变器包括箱体1、分体式散热器件、第一无源器件、滤波器、第一有源器件、功率板5和风扇。
42.所述分体式散热器件设置在所述箱体1的底板上，以将所述箱体1分隔为多个腔体。
43.如图2所示，所述箱体1的底板上设置有多个固定槽104，固定槽104呈u型位于箱体内，其两端与箱体1的两端相接处设有开孔，所述分体式散热器件分别设置在所述固定槽104内，将所述箱体1隔离为多个分离的腔体。本实施例中所述箱体1由厚度为2mm的铝合金板制成，所述箱体1的底板上设置有两个固定槽104。
44.如图3所示，所述分体式散热器件包括至少两个散热器2，所述箱体1包括由所述至少两个散热器2分隔的至少三个腔体，本实施例中所述分体式散热器件包括两个散热器2，分别设置在所述两个固定槽104，内，将所述箱体1隔离为三个分离的腔体。可根据实际应用中发热元件的大小、体积和产生的热量合理设置散热器的个数和箱体的尺寸，最大限度平衡逆变器的散热性能和体积，以用于建筑物外墙光伏发电系统。
45.进一步地，所述第一无源器件、所述滤波器和所述第一有源器件分布在多个所述腔体中；所述第一无源器件包括变压器3，所述滤波器包括输入emi滤波器和输出emi滤波器，所述第一有源器件包括电感。
46.进一步地，所述箱体1包括由所述分体式散热器件分隔开的第一腔体101、第二腔体102和第三腔体103；
47.所述电感包括boost电感402、谐振电感403和ac滤波电感404；
48.其中，所述输入emi滤波器和所述boost电感402放置在所述第一腔体101中，所述boost电感402通过电感卡子固定在所述箱体1的底板上，所述第一腔体101内还设置有输入板401，所述输入emi滤波器和输入端子设置在所述输入板401上，所述输入端子连接太阳能电池组件的输出端，接收到的电能经过所述输入emi滤波器滤波后进入逆变器的dc-dc级变换器，所述逆变器的dc-dc级跟踪太阳能电池组件的最大功率输出点，同时将电压抬升到更高的水平，可选择的拓扑有boost、三电平boost等；
49.所述变压器3和所述谐振电感403放置在所述第二腔体102中，所述变压器3的外表面依次设置有散热硅胶和散热壳，先自身进行散热，再通过器两侧的散热器2进行散热，所述谐振电感403通过电感卡子固定在所述箱体1的底板上，紧靠所述变压器3，所述变压器3采用高频直流变压器，实现光伏侧与电网侧的隔离，可选择的拓扑有llc、dab、移相全桥等；
50.所述输出emi滤波器和所述ac滤波电感404放置在所述第三腔体103中，所述ac滤波电感404通过电感卡子固定在所述箱体1的底板上，所述第三腔体103内还设置有输出板405，所述输出emi滤波器和输出端子设置在所述输出板405上，经过变压器3隔离后的直流电压进入逆变器的dc-ac变换器，所述逆变器的dc-ac级将由太阳能转化的直流电变换为交流电，并经过所述输出emi滤波器滤波后，通过输出端子并入电网，滤波器可有效避免开关电源对电网的干扰。
51.更进一步地，所述分体式散热器件位于所述箱体1的中下部，且所述分体式散热器件的上表面的高度低于所述箱体1上表面的高度，以使所述分体式散热器件的顶面与所述
功率板5接触，将功率板设置在散热器上方，使分体式散热器件三面接触发热元件进行散热，实现了减小逆变器体积的同时提高逆变器散热的效果。
52.如图4所示，所述功率板5上设置有电源501、第二无源器件和第二有源器件，所述第二无源器件包括boost电容502、吸收电容503和母线电容504，所述第二有源器件包括mos管505；所述功率板5为u型板，包括一横板和两侧板，所述功率板5的横板位于所述第二腔体102的上方，所述功率板5的两侧板分别位于所述散热器(2)上表面，所述功率板5刚好不遮挡所述boost电感402、所述变压器3、所述谐振电感403和所述ac滤波电感404，以使上述发热元件能更好地散热；
53.其中，如图5所示，所述电源501、所述boost电容502和所述吸收电容503均设置在所述功率板5的上表面，所述电源501和所述boost电容502设置在所述功率板5的左侧板上，位于所述第一腔体1的输入板401的上方，所述吸收电容503设置在所述功率板5的两侧板的上表面；
54.所述母线电容504和所述mos管505均设置在所述功率板5的下表面，所述母线电容504位于所述腔体内，设置在与所述箱体1内设置的变压器3相对的箱体1的另一端，焊接于所述功率板5的横板下表面，倒置在所述第二腔体102内，所述mos管505设置在所述功率板5的两侧板的下表面，与所述吸收电容503相对设置，且刚好与所述分体式散热器件的侧面接触，充分利用腔体的相对空间位置，提高了并网逆变器内部空间的利用率，进一步减小了并网逆变器的整机尺寸，从而降低了光伏发电系统的安装成本。
55.进一步地，所述逆变器还包括驱动电路和控制电路，所述驱动电路和控制电路设置于所述箱体1的上部，本实施例中可设置在功率板5上。
56.进一步地，所述第一无源器件和所述第一有源器件均放置在所述箱体1内的一端，且均与所述分体式散热器件的一端接触；所述分体式散热器件的一端设置有开口，所述风扇6设置在所述箱体1的与所述箱体1内的一端相对的另一端的外表面，且与所述分体式散热器件的一端相对的另一端连接，当用于建筑物外墙光伏发电系统的并网逆变器需要竖直放置时，发热严重的第一无源器件和第一有源器件就位于竖直放置的箱体内的上端，可防止其自身产生的热量对其他发热元件造成影响。
57.本实施例提供的一种隔离型并网逆变器，通过设置在箱体底板上的分体式散热器件将箱体分隔为多个腔体，将第一无源器件、滤波器和第一有源器件设置在所述腔体中，实现了发热元件和散热器的水平排布，通过上述设置，解决了现有并网逆变器的体积较大，无法适用于光伏建筑一体化发电系统的问题；本发明的并网逆变器结构紧凑，不浪费并网逆变器的内部空间，大幅度减小了并网逆变器的体积、厚度和重量，并且，通过分体式散热器件与发热元件更多接触进行散热，提高了散热器的利用率，从而提高了并网逆变器的散热效果。
58.实施例二
59.本实施例在实施例一的基础上提供了一种光伏发电系统，包括如实施例一所述的隔离型并网逆变器，所述隔离型并网逆变器的厚度可根据实际需求设置，具体设置可参见实施例一，本实施例在此不再重复赘述。
60.本实施例提供的光伏发电系统，可应用到建筑物外墙，也可应用到屋顶建筑中，当用于建筑物外墙时，所述隔离型并网逆变器设置在太阳能光伏组件与建筑物外墙之间，将
太阳能电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网，可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行。
61.综上，本发明提供的一种隔离型并网逆变器及光伏发电系统，通过设置在箱体底板上的分体式散热器件将箱体分隔为多个腔体，将第一无源器件、滤波器和第一有源器件设置在所述腔体中，实现了发热元件和散热器的水平排布，通过上述设置，解决了现有并网逆变器的体积较大，无法适用于光伏建筑一体化发电系统的问题；本发明的并网逆变器结构紧凑，不浪费并网逆变器的内部空间，大幅度减小了并网逆变器的体积、厚度和重量，并且，通过分体式散热器件与发热元件更多接触进行散热，提高了散热器的利用率，从而提高了并网逆变器的散热效果；本发明在使用时，可根据实际应用中发热元件的大小、体积和产生的热量合理设置散热器的个数和箱体的尺寸，最大限度平衡逆变器的散热性能和体积，以用于建筑物外墙光伏发电系统；本发明将功率板设置在散热器上方，使分体式散热器件三面接触发热元件，实现了减小逆变器体积的同时提高逆变器散热的效果；本发明充分利用了腔体的相对空间位置，提高了并网逆变器内部空间的利用率，进一步减小了并网逆变器的整机尺寸，从而降低了光伏发电系统的安装成本；当本发明的并网逆变器需要竖直放置时，发热严重的第一无源器件和第一有源器件将位于竖直放置的箱体内的上端，可防止其自身产生的热量对其他发热元件造成影响。
62.在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示例性的。
63.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
64.虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。