一种变流器功率柜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变流器功率柜，尤其是变流器领域的功率柜散热系统的设计。
【背景技术】
[0002]随着风能的快速发展，要求风电变流器的体积更小、功率密度更高，这就需要在单位体积下带走更多的损耗，从而需要设计更高效的散热系统。因此，大功率散热系统设计成为风电变流器产品的一个关键问题。
[0003]风电变流器采用风冷散热方式，有吹风和吸风两种方式，吹风方式直接对发热器件进行散热，风道设计简单、成本相对较低，而吸风方式散热均匀，通常需要离心风机，风机成本相对高，但风机数量要求小。吹风和吸风方式都是把IGBT散热器热量和电抗器通过冷却风带走，有时为了降低器件温度，通常还需要把IGBT及其驱动板和电容等器件也位于冷却风道中，虽然解决了降低了器件温升，但是存在以下缺陷:
第一、散热器采用吹风方式进行散热，风速不均匀导致散热效率低，同时多个功率模块都需要配置风机，因此需要风机数量增加，成本增加，且风机体积大，导致功率密度降低；第二、IGBT散热器采用吸风方式进行散热，需要风机风量大和体积大，导致不能放置在功率柜体内，只能外置在柜体外面，增加功率柜外围体积，带来安装不变；
第三、电抗器线包间冷却风速低，散热效率低；有的在电抗器下方进行开孔，以提高电抗器内部线包的散热风速，但是开孔后降低了电抗器的防护等级，容易因为飞尘和颗粒物堵塞进风口，导致通风效率下降，温升过高等问题；
第四、IP防护低，容易导致沙尘进入功率柜腔体，恶化IGBT和电容器件环境条件，导致出现局部放电而失效。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种风电变流器功率柜的散热系统，针对目前风冷功率柜散热方式解决上述风冷散热方式的不足，提高风电变流器设备的功率密度和可靠性。
[0005]本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种变流器功率柜，所述的功率柜分为上下两个独立的散热风道，分别为功率模块散热风道和电抗器散热风道，所述的功率模块散热风道由第一挡风板和柜体合围而成，所述的电抗器散热风道由第二挡风板和柜体合围而成，两个风道相互隔离。
[0006]所述的电抗器散热风道内设有风冷电抗器和风机，且风冷电抗器位于第二风机的下方，第三通风窗位于所述电抗器风道进风口的位置。
[0007]所述的功率模块散热风道内有IGBT模块、直流母线电容、第一风机、散热器，所述的功率柜前方设有第一通风窗，所述的风冷散热器靠近第一通风窗(4)，所述的第一挡风板位于风冷散热器后面，第一挡风板与风冷散热器和第一风机合围成功率模块散热风道。
[0008]所述的第一风机位于所述第一挡风板的上方。
[0009]所述的功率柜还包括第二通风窗，所述的第二通风窗位于出风口位置。
[0010]所述的电抗器包括铁芯和绕包，所述的铁芯与线包用绝缘撑条隔离出缝隙。
[0011]所述的第二风机位于电抗器的上方。
[0012]第三通风窗位于所述功率柜的正下方，第四通风窗位于功率柜的后下方位置。
[0013]所述的直流母线电容位于IGBT模块上方，其通过直流母线铜排和绝缘膜与IGBT模块连接；所述直流母线电容与风冷散热器安装在绝缘板上。
[0014]IGBT驱动板位于IGBT模块的正上方，采用螺栓形式固定在IGBT模块上；交流输出铜排连接到两并联IGBT模块的交流输出端。
[0015]本发明的优点:所述第一风机采用吸风方式对IGBT功率模组散热器进行散热，散热器散热均匀，有利于降低关键器件温升，提高器件可靠性，所述功率模块散热风道短、风机压损小，散热效率高、IP防护好；第二挡风板把风冷电抗器合围成内部循环风道，使风充分流过电抗器线包，有利于降低电抗器器件温升，减小电抗器体积，降低器件成本。本发明所述散热系统风道短、散热效率高、可靠性高。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的工作原理图；
图2是本发明的左视图；
图3、图4是本发明的立体图；
图5是本发明一种典型风电变流器功率柜功率模组视图。
[0017]图中，I是IGBT模块，2是直流母线电容，3是IGBT模块驱动板，4是第一通风窗，5是风冷散热器，6是第一风机，7是第二通风窗，8是风冷电抗器，9是第二挡风板，10是第一挡风板，11是第二风机，12是第三通风窗，13是第四通风口，14是柜体，15是第五通风窗，16是绝缘板，17是直流母线铜排，18是绝缘膜，19是交流输出铜排，100是功率模块散热风道，200是电抗器散热风道。
【具体实施方式】
[0018]以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0019]如图1和图2所示一种变流器功率柜，所述的功率柜分为上下两个独立的散热风道，分别为功率模块散热风道100和电抗器散热风道200，所述的功率模块散热风道由第一挡风板10和柜体14合围而成，所述的电抗器散热风道200由第二挡风板9和柜体14合围而成，两个风道相互隔离。
[0020]所述的电抗器散热风道200内设有风冷电抗器8和第二风机11，且风冷电抗器8位于第二风机11的下方，第三通风窗12位于所述电抗器风道进风口的位置。所述的功率模块散热风道100内有IGBT模块1、直流母线电容2、第一风机6、风冷散热器5，所述的功率柜前方设有第一通风窗4，所述的风冷散热器5靠近第一通风窗4，所述的第一挡风板10位于风冷散热器5后面，第一挡风板10与风冷散热器4和第一风机6合围成功率模块散热风道100 ;所述的第一风机6位于所述第一挡风板10的上方。这样可以避免风机过大而外置在功率柜外，使功率柜体积得到有效控制，提高了功率密度，同时采用吸风方式对散热器进行散热，散热均匀。
[0021]所述的功率柜还包括第二通风窗7，所述的第二通风窗7位于出风口位置。风冷散热器5采用吸风散热方式，第一风机6位于风冷散热器5上方，不需要外置，风道100短，风机6压损小，散热效率高，体积小；
所述的电抗器包括铁芯和绕包，所述的铁芯与线包用绝缘撑条隔离出缝隙。
[0022]所述的第二风机11位于电抗器8的上方，对电抗器8进行吸风，风速较高，主要可以降低电抗器温升，还可以避免飞尘和异物堵住风道。
[0023]如图3所示第三通风窗12位于所述功率柜的正下方，如图4所示第四通风窗13位于功率柜的后下方位置。第二挡风板9把电抗器8合围成独立风道200，提高电抗器通风条件，降低温升，提高可靠性。
[0024]所述的直流母线电容2位于IGBT模块上方，其通过直流母线铜排17和绝缘膜18与IGBT模块I连接；所述直流母线电容2与风冷散热器5安装在绝缘板16上，方便维护
如图1和图5所示IGBT驱动板3位于IGBT模块I的正上方，采用螺栓形式固定在IGBT模块I上；交流输出铜排19连接到两并联IGBT模块I的交流输出端。这样的布局可避免引线过长
IGBT模块1、母线电容2和IGBT驱动板3不放置在散热风道100中，主要通过第五通风窗15进行散热。
[0025]本发明的优点:所述第一风机采用吸风方式对IGBT功率模组散热器进行散热，散热器散热均匀，有利于降低关键器件温升，提高器件可靠性，所述功率模块散热风道短、风机压损小，散热效率高、IP防护好；第二挡风板把风冷电抗器合围成内部循环风道，使风充分流过电抗器线包，有利于降低电抗器器件温升，减小电抗器体积，降低器件成本。本发明所述散热系统风道短、散热效率高、可靠性高。
[0026]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种变流器功率柜，其特征在于:所述的功率柜分为上下两个独立的散热风道，分别为功率模块散热风道(100)和电抗器散热风道(200)，所述的功率模块散热风道由第一挡风板(10)和柜体(14)合围而成，所述的电抗器散热风道(200)由第二挡风板(9)和柜体(14)合围而成，两个风道相互隔离。
2.根据权利要求1所述的一种变流器功率柜，其特征在于:所述的电抗器散热风道(200 )内设有风冷电抗器(8 )和第二风机(11)，且风冷电抗器(8 )位于第二风机(11)的下方，第三通风窗(12)位于所述电抗器风道进风口的位置。
3.根据权利要求2所述的一种变流器功率柜，其特征在于:所述的功率模块散热风道(100)内有IGBT模块(1)、直流母线电容(2)、第一风机(10)、风冷散热器(5)，所述的功率柜前方设有第一通风窗(4)，所述的风冷散热器(5)靠近第一通风窗(4)，所述的第一挡风板(10)位于风冷散热器(5)后面，第一挡风板(10)与风冷散热器(4)和第一风机(6)合围成功率模块散热风道(100 )。
4.根据权利要求3所述的一种变流器功率柜，其特征在于:所述的第一风机(6)位于所述第一挡风板(10)的上方。
5.根据权利要求4所述的一种变流器功率柜，其特征在于:所述的功率柜还包括第二通风窗(7)，所述的第二通风窗(7)位于出风口位置。
6.根据权利要求1所述的一种变流器功率柜，其特征在于:所述的电抗器包括铁芯和绕包，所述的铁芯与线包用绝缘撑条隔离出缝隙。
7.根据权利要求6所述的一种变流器功率柜，其特征在于:所述的第二风机(11)位于电抗器(8)的上方。
8.根据权利要求7所述的一种变流器功率柜，其特征在于:第三通风窗(12)位于所述功率柜的正下方，第四通风窗(13)位于功率柜的后下方位置。
9.根据权利要求3所述的一种变流器功率柜，其特征在于:所述的直流母线电容(2)位于IGBT模块上方，其通过直流母线铜排(17)和绝缘膜(18)与IGBT模块(I)连接；所述直流母线电容(2)与风冷散热器(5)安装在绝缘板(16)上。
10.根据权利要求9所述的一种变流器功率柜，其特征在于:IGBT驱动板(3)位于IGBT模块(I)的正上方，采用螺栓形式固定在IGBT模块(I)上；交流输出铜排(19)连接到两并联IGBT模块(I)的交流输出端。
【专利摘要】一种变流器功率柜，所述一种密闭散热系统包括IGBT功率模组、风机、电抗器、挡风板和柜体，功率柜被分成上下两个独立的散热风道，上部是功率模块散热风道100，下部是电抗器散热风道200，两个风道之间相互隔离，避免相互影响，同时分成两个独立风道可以降低风道长度，降低风机压损，提高散热效率。
【IPC分类】H05K7-20, H02M1-00
【公开号】CN104868702
【申请号】CN201410607170
【发明人】吕怀明, 袁新荣, 季建强, 朱凯
【申请人】浙江海得新能源有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年11月3日