一种液冷型光伏高压直流串联并网系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种液冷型光伏高压直流串联并网系统
本专利技术涉及光伏发电系统并网
，特别是涉及一种液冷型光伏高压直流串联并网系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术提供了如下方案：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；所述低压DC-AC变换器的输出端与所述高频变压器的输入端连接，所述高频变压器的输出端和所述高压AC-DC变换器的输入端连接；所述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；所述低压DC-AC变换器包括电感，所述蒸发器内填充所述绝缘冷却液，所述电感、所述高频变压器和所述高压AC-DC变换器浸没于所述绝缘冷却液中；所述冷凝器置于所述蒸发器上方，所述蒸发器的出气接头通过所述气体管路与所述冷凝器的进气接头连接，所述冷凝器的出液接头通过所述液体管路与所述蒸发器的进液接头相连。可选的，所述低压DC-AC变换器还包括功率半导体器件，所述功率半导体器件与所述蒸发器的外壁接触。可选的，所述低压DC-AC变换器浸没于所述蒸发器的所述绝缘冷却液中。可选的，所述绝缘冷却液为氟碳化合物。可选的，所述冷凝器还包括压力变送器和排气接头，所述压力变送器用于检测所述冷凝器的压力，所述排气接头连接阀门，当所述压力达到设定值时，通过所述排气接头排气。可选的，所述蒸发器为密封箱体，所述蒸发器的底面和侧面为金属材料，所述蒸发器顶面为绝缘材料，所述顶面上有两个高压引线接头，所述高压引线接头与高压引线套管密封连接，所述DC-DC变换器输出端的高压引线通过所述高压引线接头套入所述高压引线套管中，所述高压引线套中充有所述绝缘冷却液。可选的，所述冷凝器包括至少一个所述进气接头和至少一个所述出液接头，所述进气接头位于所述出液接头上方。可选的，所述蒸发器包括至少一个所述出气接头和至少一个所述进液接头，所述出气接头位于所述进液接头上方。可选的，所述系统还包括机柜，所述DC-DC变换器和所述蒸发器置于所述机柜中。可选的，所述冷凝器采用循环冷却水或循环冷空气制冷。根据本专利技术提供的
技术实现思路
，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供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，低压DC-AC变换器中的电感、高频变压器和高压AC-DC变换器浸没于蒸发器中的绝缘冷却液中，高压部件通过绝缘冷却液绝缘，相比于空气中缩短了绝缘距离，提高发热电气部件的部署密度，并且绝缘冷却液吸收电气元件的热量通过蒸发器和冷凝器散热，能够将分散发热源产生热量集中传输并散热，提高了发热电气部件的散热效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种液冷型光伏高压直流串联并网系统的正图结构示意图；图2为本专利技术实施例一种液冷型光伏高压直流串联并网系统的侧面结构示意图；图3为本专利技术实施例一种液冷型光伏高压直流串联并网系统中DC-DC变换器的详细结构示意图；附图标记说明：1-机柜、2-冷凝器、3-DC-DC变换器、4-气体管路、5-液体管路、6-高压引线套管、7-冷却液体、21-压力变送器、22-排气阀门、23-进气接头、24-出液接头、31-高频变压器、32-高压电容、33-硅堆、34-电感、35-功率半导体器件、36-蒸发器、41-出气接头、51-进液接头、61-高压引线接头。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术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，提高发热电气部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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；/n所述低压DC-AC变换器的输出端与所述高频变压器的输入端连接，所述高频变压器的输出端和所述高压AC-DC变换器的输入端连接；/n所述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；所述低压DC-AC变换器包括电感，所述蒸发器内填充所述绝缘冷却液，所述电感、所述高频变压器和所述高压AC-DC变换器浸没于所述绝缘冷却液中；/n所述冷凝器置于所述蒸发器上方，所述蒸发器的出气接头通过所述气体管路与所述冷凝器的进气接头连接，所述冷凝器的出液接头通过所述液体管路与所述蒸发器的进液接头相连。/n

【技术特征摘要】
1.一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；
所述低压DC-AC变换器的输出端与所述高频变压器的输入端连接，所述高频变压器的输出端和所述高压AC-DC变换器的输入端连接；
所述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；所述低压DC-AC变换器包括电感，所述蒸发器内填充所述绝缘冷却液，所述电感、所述高频变压器和所述高压AC-DC变换器浸没于所述绝缘冷却液中；
所述冷凝器置于所述蒸发器上方，所述蒸发器的出气接头通过所述气体管路与所述冷凝器的进气接头连接，所述冷凝器的出液接头通过所述液体管路与所述蒸发器的进液接头相连。


2.根据权利要求1所述的液冷型光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述低压DC-AC变换器还包括功率半导体器件，所述功率半导体器件与所述蒸发器的外壁接触。


3.根据权利要求1所述的液冷型光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述低压DC-AC变换器浸没于所述蒸发器的所述绝缘冷却液中。


4.根据权利要求1所述的液冷型光伏高压直流串联并网系统，其特征在于，所述绝缘冷却液为氟碳化合物。


5.根据权利要求1所述的液冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：国建鸿，王环，张玉波，黄欣科，王一波，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11