一种逆变器功率柜的制作方法

本发明涉及电气设备技术领域，更具体地说，涉及一种逆变器功率柜。

背景技术：

光伏并网逆变器作为太阳能发电系统和电网的接口设备，其散热性能对整个逆变器系统的工作稳定性、功率器件的使用寿命以及产品的体积均具有较大影响。逆变器内部器件包括如电抗器、电阻和散热器等高防护等级功率器件以及如逆变模块、电容组件、直流空开组件、交流电容、交流断路器和交流接触器等低防护等级功率器件。

考虑到大功率并网逆变器的功率损耗特性和经济性，大功率并网逆变器散热方式多采用强迫风冷式散热，即逆变器内部所有器件都置于冷风之中。

上述强迫风冷式散热的散热介质为外部的室温空气，当逆变器处于恶劣环境时，外部冷风吹到逆变器内部，其受污染的冷风较易对逆变器内部的器件，特别是一些防护等级较低的器件如电路板等造成损害，导致逆变器整体防护级别有所降低，影响了逆变器的寿命。

综上所述，如何提高逆变器的整体防护等级，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种逆变器功率柜，以提高逆变器的整体防护等级。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种逆变器功率柜，包括柜体和设置在所述柜体内的功率器件；所述柜体具有低防护安装腔和高防护安装腔，所述高防护安装腔为密闭腔；

所述功率器件包括设置在所述低防护安装腔内的高防护等级功率器件和设置在所述高防护安装腔内的低防护等级功率器件；其中：

所述低防护安装腔具有与外界连通的外冷风进风口和内热风出风口，且所述低防护安装腔内还设置有第一风机；

所述逆变器功率柜还包括用于对所述高防护安装腔散热的换热器。

优选的，上述逆变器功率柜中，所述高防护安装腔内还设置有第二风机。

优选的，上述逆变器功率柜中，所述柜体包括直流柜和交流柜；其中：

所述直流柜具有所述低防护安装腔和第一高防护安装腔，所述低防护安装腔与所述第一高防护安装腔之间密封隔开；

所述交流柜具有第二高防护安装腔，所述高防护安装腔包括所述第一高防护安装腔和所述第二高防护安装腔。

优选的，上述逆变器功率柜中，所述第一高防护安装腔与所述第二高防护安装腔之间通过隔板隔开，且所述隔板上设置有连通所述第一高防护安装腔与所述第二高防护安装腔的内循环进风口和内循环出风口；

所述换热器为一个并设置在所述交流柜的交流门板上，所述换热器的散热通道与所述第二高防护安装腔连通。

优选的，上述逆变器功率柜中，所述第一风机为风冷离心风机；

所述第二风机为两个，分别为设置在所述第一高防护安装腔内的内循环轴流风机和设置在所述第二高防护安装腔内的内循环离心风机。

优选的，上述逆变器功率柜中，所述内循环离心风机设置在所述交流门板上，所述交流门板上还设置有连通所述内循环离心风机的出风口与所述散热通道的进风口的内循环风道。

优选的，上述逆变器功率柜中，所述换热器为铝箔式空空热交换器；

所述交流门板上还设置有用于向所述铝箔式空空热交换器的翅片导入冷风的外循环风道，所述外循环风道具有与外界连通外循环进风口和外循环出风口，所述外循环风道内设置有外循环离心风机。

优选的，上述逆变器功率柜中，所述高防护等级功率器件包括电抗器、电阻和散热器；

所述低防护等级功率器件包括：

设置在所述第一高防护安装腔内的逆变模块、电容组件和直流空开组件；

设置在所述第二高防护安装腔内的交流电容、交流断路器和交流接触器。

优选的，上述逆变器功率柜中，所述直流柜为两个，分别位于所述交流柜的两侧。

优选的，上述逆变器功率柜中，所述外冷风进风口位于所述低防护安装腔侧壁的底部，所述内热风出风口位于所述低防护安装腔的顶壁上；

所述外冷风进风口处设置有进风百叶组件；

所述内热风出风口处设置有顶部出风组件，所述顶部出风组件包括出风百叶组件和设置在所述出风百叶组件内侧的迷宫式通道。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的逆变器功率柜包括柜体和设置在柜体内的功率器件；其中：柜体具有低防护安装腔和高防护安装腔，高防护安装腔为密闭腔；功率器件包括设置在低防护安装腔内的高防护等级功率器件和设置在高防护安装腔内的低防护等级功率器件；低防护安装腔具有与外界连通的外冷风进风口和内热风出风口，且低防护安装腔内还设置有第一风机；逆变器功率柜还包括用于对高防护安装腔散热的换热器。

本发明的逆变器功率柜通过外冷风进风口和内热风出风口以及第一风机的配合，使低防护安装腔内形成强迫冷风风道，利用外部的冷风进入低防护安装腔内，对其内的高防护等级功率器件进行散热；并通过换热器对高防护安装腔内的低防护等级功率器件实现密闭式散热，即高防护安装腔不与外界连通，实现内部空气流动换热，避免低防护等级功率器件直接与恶劣环境接触，从而避免受污染的冷风对低防护等级功率器件造成损害，高防护安装腔能够有效保护其内的低防护等级功率器件，进而提高了逆变器的整体防护等级，延长了逆变器的寿命。

同时，上述逆变器功率柜采用强迫风冷式散热和密闭式散热相结合的散热方式，强迫风冷式散热能够满足功率较大的高防护等级功率器件的散热要求，密闭式散热能够满足功率较小的低防护等级功率器件的散热要求，从而提高了逆变器的整体散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的逆变器功率柜的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的逆变器功率柜的主视图；

图3是沿图2中a-a线的截面图；

图4是沿图2中b-b线的截面图；

图5是本发明实施例提供的交流门板的门内结构示意图；

图6是本发明实施例提供的交流门板的门外结构示意图。

上图1-6中，

1、右侧直流柜；1-1、进风百叶组件；1-2、电抗器；1-3、电阻；1-4、第一风机；1-5、散热器；1-6、逆变模块；1-7、隔板(直流中各器件安装板和与交流柜2隔开的隔板等总称)；1-7-1、内循环进风口；1-7-2、内循环出风口；1-8、电容组件；1-9、内循环轴流风机；1-10、直流空开组件；

2、交流柜；2-1、交流门板；2-2、交流电容；2-3、交流断路器；2-4、交流接触器；2-1-1、内循环离心风机；2-1-2、内循环风道；2-1-3、换热器；2-1-4、散热通道出风口；2-1-5、外循环离心风机；2-1-6、外循环进风口；2-1-7、外循环出风口；

3、左侧直流柜；

4、顶部出风组件；4-1、出风百叶组件；4-2、迷宫式通道；

ⅰ、表示强迫冷风道的气流方向(空心箭头)；

ⅱ、表示高防护安装腔的内循环气流方向(实心箭头)；

ⅲ、表示换热器外循环气流方向(空心箭头)；

a-a、右侧直流柜的截面、b-b交流柜的截面。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种逆变器功率柜，提高了逆变器的整体防护等级。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-6，本发明实施例提供的逆变器功率柜包括柜体和设置在柜体内的功率器件；其中：柜体具有低防护安装腔和高防护安装腔，高防护安装腔为密闭腔；功率器件包括设置在低防护安装腔内的高防护等级功率器件和设置在高防护安装腔内的低防护等级功率器件；低防护安装腔具有与外界连通的外冷风进风口和内热风出风口，且低防护安装腔内还设置有第一风机1-4；逆变器功率柜还包括用于对高防护安装腔散热的换热器2-1-3。

本发明的逆变器功率柜通过外冷风进风口和内热风出风口以及第一风机1-4的配合，使低防护安装腔内形成强迫冷风风道，利用外部的冷风进入低防护安装腔内，对其内的高防护等级功率器件进行散热，如图2-3中ⅰ所示的空心箭头方向即为强迫冷风道的气流方向；并通过换热器2-1-3对高防护安装腔内的低防护等级功率器件实现密闭式散热，即高防护安装腔不与外界连通，实现内部空气流动换热，避免低防护等级功率器件直接与恶劣环境接触，从而避免受污染的冷风对低防护等级功率器件造成损害，高防护安装腔能够有效保护其内的低防护等级功率器件，进而提高了逆变器的整体防护等级，延长了逆变器的寿命。

同时，上述逆变器功率柜采用强迫风冷式散热和密闭式散热相结合的散热方式，强迫风冷式散热能够满足功率较大的高防护等级功率器件的散热要求，密闭式散热能够满足功率较小的低防护等级功率器件的散热要求，从而提高了逆变器的整体散热效率。

为了提高高防护安装腔的散热效率，高防护安装腔内还设置有第二风机。本发明利用第二风机促进高防护安装腔内空气的流动，使防护安装腔内形成内部循环风道，加快了高防护安装腔内空气与换热器2-1-3的热交换速度。

可以理解的是，本发明也可以不设置上述第二风机，仅利用高防护安装腔内的空气温差带动空气的流动，也可以通过多设置换热器2-1-3个数的方法实现同样的提高高防护安装腔的散热效率的效果，本发明在此不再一一赘述。

本发明一具体的实施例中，柜体包括直流柜和交流柜2，直流柜具有低防护安装腔和第一高防护安装腔，低防护安装腔与第一高防护安装腔之间密封隔开；

密封隔开的低防护安装腔和第一高防护安装腔；交流柜2具有第二高防护安装腔，高防护安装腔包括第一高防护安装腔和第二高防护安装腔。

本发明将直流功率器件设置在直流柜中，将交流功率器件设置在交流柜2中，布置方式较规整，便于功率器件的排线和装配。由于直流功率器件有一部分属于高防护等级功率器件，一部分属于低防护等级功率器件，所以将直流柜分隔为相互密封隔开的低防护安装腔和第一高防护安装腔。可替换的，上述柜体还可以采用其他布置方式，如包括具有低防护安装腔的高防护柜和具有高防护安装腔的低防护柜。

优选的，上述逆变器功率柜中，第一高防护安装腔与第二高防护安装腔之间通过隔板1-7隔开，且隔板1-7上设置有连通第一高防护安装腔与第二高防护安装腔的内循环进风口1-7-1和内循环出风口1-7-2；换热器2-1-3为一个并设置在交流柜2的交流门板2-1上，换热器2-1-3的散热通道与第二高防护安装腔连通。

上述隔板1-7位于直流柜与交流柜2之间，将直流柜的腔体与交流柜2的腔体分隔开，便于功率器件的布置；并通过内循环进风口1-7-1和内循环出风口1-7-2使第一高防护安装腔与第二高防护安装腔连通，实现两个腔体内部换热；这样仅需要利用一个换热器2-1-3对第二高防护安装腔进行散热，再利用第二高防护安装腔与第一高防护安装腔的换热，实现高防护安装腔的散热，使逆变器内部结构紧凑，整体尺寸较小，有效控制成本。

可以理解的是，上述换热器2-1-3也可以为两个，分别设置在直流柜和交流柜2上，分别对第一高防护安装腔与第二高防护安装腔进行散热。本发明也可以不设置上述隔板1-7，使第一高防护安装腔与第二高防护安装腔形成一个整体的安装腔。

本实施例在换热过程中，第二高防护安装腔内的空气进入换热器2-1-3的散热通道，与换热器2-1-3换热，增加了热交换面积；当然，本发明还可以使第二高防护安装腔不与换热器2-1-3的散热通道连通，利用腔体的侧壁与散热器1-5的散热结构如散热翅片等接触，实现同样的散热的效果。

优选的，第一风机1-4为风冷离心风机；本发明利用风冷离心风机采用强迫风冷式散热，把高发热量的功率器件产生的热量散发出去，风冷离心风机的通风效果较好，能够保证较好的散热效果。当然，上述第一风机1-4还可以为其他类型的风机，如轴流式、斜流式和横流式。

第二风机为两个，分别为设置在第一高防护安装腔内的内循环轴流风机1-9和设置在第二高防护安装腔内的内循环离心风机2-1-1。内循环轴流风机1-9将第一高防护安装腔内的空气按照方向ⅱ流动，以此将其内的低防护等级功率器件进行冷却散热，并通过隔板1-7上的内循环进风口1-7-1和内循环出风口1-7-2，使第一高防护安装腔和第二高防护安装腔内的空气达到内循环流动，如图2-4中ⅱ所示的实心箭头方向即为内循环的气流方向，同时利用内循环离心风机2-1-1使第二高防护安装腔内的空气进入换热器2-1-3的散热通道中，以达到密闭的高防护安装腔内部空气的冷却。当然，本发明可以仅设置内循环轴流风机1-9和内循环离心风机2-1-1中的一个，以达到同样的促进内部空气流动的效果。上述内循环轴流风机1-9和内循环离心风机2-1-1也可以为其他类型的风机，本发明对此不做限定。

进一步的技术方案中，内循环离心风机2-1-1设置在交流门板2-1上，交流门板2-1上还设置有连通内循环离心风机2-1-1的出风口与散热通道的进风口的内循环风道2-1-2。如图5所示的实心箭头所示，散热过程中，内循环离心风机2-1-1将密闭的高防护安装腔中的热空气通过内循环风道2-1-2吹进换热器2-1-3中，其热量与换热器2-1-3进行换热后由散热通道出风口2-1-4回流到高防护安装腔内，从而达到高防护安装腔内部冷却的目的。

上述内循环风道2-1-2能够导向空气的流动方向，提高换热效率。当然，本发明也可以不设置上述内循环风道2-1-2，直接使内循环离心风机2-1-1的出风口对准换热器2-1-3的散热通道。

优选的，换热器2-1-3为铝箔式空空热交换器；通过铝箔式空空热交换器可以使柜体内外温差维持在10℃以内，可以有效地改善机柜内部的散热。而且，上述铝箔式空空热交换器为纯板翅式热交换器，利用外部冷空气作为冷却介质，对着翅片直接吹冷风，低价高效。可替换的，上述换热器2-1-3还可以为热管换热器等。

本实施例中，交流门板2-1上还设置有用于向铝箔式空空热交换器的翅片导入冷风的外循环风道，外循环风道具有与外界连通外循环进风口2-1-6和外循环出风口2-1-7，外循环风道内设置有外循环离心风机2-1-5。

外循环离心风机2-1-5将外部的冷空气通过外循环风道吸入，并吹向铝箔式空空热交换器的翅片，对翅片进行散热，从而对逆变器内部热空气(气流方向为ⅱ)进行换热，从而达到加快机柜内部散热效率的目的，如图4中ⅲ所示的空心箭头方向即为换热器2-1-3外循环的气流方向。本发明还可以不设置上述外循环风道，使外循环离心风机2-1-5的出风口对准翅片。

本发明具体的实施方式中，高防护等级功率器件包括电抗器1-2、电阻1-3和散热器1-5；低防护等级功率器件包括设置在第一高防护安装腔内的逆变模块1-6、电容组件1-8和直流空开组件1-10；设置在第二高防护安装腔内的交流电容2-2、交流断路器2-3和交流接触器2-4。

如图3所示，直流柜通过第一风机1-4将外部冷空气(气流方向为ⅰ)从进风百叶组件1-1吸进机柜内部，对电抗器1-2、电阻1-3和散热器1-5等器件进行冷却，并通过内热风出风口排到外部；内循环轴流风机1-9将机柜内部的空气按照气流方向ⅱ流动，以此将逆变模块1-6、电容组件1-8和直流空开组件1-10等进行冷却散热；从而使逆变功率单元的散热器1-5、电抗器1-2和电阻1-3等防护等级较高的器件，采用强迫风冷式散热，即通过风道中第一风机1-4，气流方向为ⅰ，把上述器件的热量散发出去；将逆变器中其他防护等级较低的器件的热量通过铝箔式空空热交换器与外部空气进行换热，以达到冷却效果。

当然，根据不同结构的逆变器，上述高防护等级功率器件和低防护等级功率器件还可以包括其他器件。

直流柜为两个，分别位于交流柜2的两侧。柜体三个分柜，其中两侧柜为直流柜，中间柜为交流柜2，如图1和2所示，分别为右侧直流柜1、交流柜2、左侧直流柜3；两组直流功率器件分别设置在右侧直流柜1和左侧直流柜3中，且两机柜结构和器件分布一致。

根据实际应用要求，上述直流柜还可以为其他个数，如一个，交流柜2也可以为其他个数，如两个。

为了进一步优化上述技术方案，外冷风进风口位于低防护安装腔侧壁的底部，内热风出风口位于低防护安装腔的顶壁上；外冷风进风口处设置有进风百叶组件1-1；内热风出风口处设置有顶部出风组件4，顶部出风组件4包括出风百叶组件4-1和设置在出风百叶组件4-1内侧的迷宫式通道4-2。

两侧的直流柜的低防护安装腔的散热方式为强迫冷风式散热，通过风冷离心风机将外部冷空气(气流方向为ⅰ)从进风百叶组件1-1吸进低防护安装腔内部，对电抗器1-2、电阻1-3和散热器1-5等器件进行冷却，并通过顶部出风组件4排到外部。顶部出风组件4的迷宫式通道4-2能够对内热风出风口起到防护作用，实现防水，提高防护效果。

具体的，外冷风进风口在两侧机柜的下部，共2个进风口，外冷风出风口在机柜的顶部，共6个出风口，如图1和图3所示，气流方向为下进上出，便于热气流出，提高了换热效率。可以理解的是，上述外冷风进风口和内热风出风口还可以设置在其他部位，本发明对此不做具体限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。