专利名称：一种机柜装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型机柜装置，具体涉及一种用于容纳电力装置的机柜。该机柜装置具有较高的机械强度并且可以容纳多个电力设备。
背景技术：
近年来，产品的模块化设计已经在产业上得到越来越多的应用。所谓模块化设计， 就是通过对一定范围内的不同功能或不同规格的产品进行功能分析，将不同的功能划分并 设计成对应功能模块，从而通过对不同功能模块的选择和组合构成满足不同需求的产品。 通过模块化产品设计，可以简化开发设计过程，避免对不同产品中相同功能的重复开发，以 较少的开发获得多种不同功能的产品。对功能模块的不同组合可以构建成多样化的满足用 户需求的产品的特点，而且各个功能模块又具有符合一定标准的物理和电气接口，因此，在 模块的划分和接口定义与企业批量化生产中采购、物流、生产和服务的实际情况相对应的 情况下，就可以用批量化生产的方式生产需要定制的产品。通过模块化设计，仅需要改变模 块的数量就可以对整个设备的性能进行调节。另外，由于各个模块之间性能和结构的一致 性，就可以很容易地构建标准的系统结构。通过大规模采购同样零件，设备的总体成本也可 以得到有效控制。相应地，存货管理、服务流程以及对技术人员和用户的培训也可以得到进 一步的优化。采用模块化设计，可以使得产品的设计周期快捷，产品的可靠性也从快速的设 计周期中得到提高。上述模块化设计对于电力装置而言同样非常重要，以电力电子设备为例，一台功 率转换装置通常包括多个功率转换模块，该功率转换装置将按照一定的要求，协调多个功 率转换模块进行工作。为了能有效地构建这种包括多个模块的功率转换装置，就需要一种 适合的机柜，不仅可以同时容纳多个功率转换模块以及相应的电源和控制设备，并且还可 以给机柜内的各种装置提供合适的连线。
发明内容本发明的一个目的是提供一种电力装置的机柜，该机柜可以有效地容纳多个电力 设备模块，并且可以为其中发热的部件提供有效的散热。依照本实用新型的一种优选实施方式，提供了一种用于电力装置的机柜，包括机 柜壳体；至少一层用于容纳电力装置模块的区域；与电力装置模块区域隔开的电源装置区 域；在机柜上与电力装置模块区对应的位置，设置有至少一组通风口 ；设置在电源装置区 的控制器，；设置在机柜壳体的内侧的电源布线；用于连接电力装置模块区中的电力装置模 块和电源装置区中的电源装置；以及设置在机柜壳体的内侧的控制布线，，用于连接控制器 和电力装置模块。依照本实用新型的另一种优选实施方式，该机柜中的电力装置模块区被设置为可 以容纳至少一个电力装置模块；电力装置模块区中包括滑轨，电力装置模块安装在该滑轨 上，并且可以通过该滑轨滑进该电力装置模块区或是滑出该电力装置模块区。[0007]依照本实用新型的另一种优选实施方式，该机柜中的电源布线被设置为相互避免 串扰；并且该电源布线和该控制布线被设置在机柜内靠近壳体的位置。依照 本实用新型的另一种优选实施方式，该机柜中每个电力装置模块包括隔挡 物，将电力装置模块内部的带电部件与外部操作环境隔开；该隔挡物上设置有通风孔；每 个电力装置模块都包括接地线，并且各个模块分别通过接地线与地连接。依照本实用新型的另一种优选实施方式，该机柜中所述机柜的一面上设置有可以 打开和关闭的柜门；所述柜门上包括显示器，该显示器与机柜内的电力装置相连，并可以显 示该电力装置的工作状态；柜门上还设置有人机操作界面，该人机操作界面与内部电力装 置相连，通过操作该人机操作界面，用户可以控制该电力装置的工作，柜门上还设置有锁扣
直ο依照本实用新型的另一种优选实施方式，该机柜中包括至少两个如任一上述权利 要求所述的机柜，其中每个机柜组中至少一个机柜被设置为主机柜，每个机柜组中的其余 机柜被设置为从机柜。依照本实用新型的另一种优选实施方式，该机柜中将主机柜中的控制器设置为与 机柜组中的所有机柜相连接，并配置为可以控制所有机柜中的电力装置模块，将从机柜中 的控制器设置为与本机柜中的各个电力装置模块相连，并配置为可以控制相连的电力装置 模块。依照本实用新型的另一种优选实施方式，该机柜中每个机柜组中包括的多个机柜 以相邻的方式设置。
本实用新型的这些和其他方面将从下面参照附图的详细描述中变得显而易见，其 中图IA示出了依照本实用新型的一种机柜的侧视图；以及图IB示出了依照本实用新型的一种机柜的主视图。
具体实施方式
依照本实用新型提出了这样一种机柜系统，其机械结构具有较大强度，并可以承 载较多数量的电力装置模块。该机柜系统能够根据对性能的实际要求，在每个机柜中设置 和连接适当数量的标准模块来构建模块化的电力装置系统。并且在整个机柜系统包括多个 机柜的情况下，可以将多个机柜设置成为结合一体或是设置为彼此靠近。下面依照附图对 本新型提出的机柜进行详细描述。如图IA所示，在依照本实用新型的一种优选实施方式中，将容纳电源终端(21)的 隔间(或称为电源终端区域)设置在机柜的底部。这样，就在不影响机柜中功率转换模块 的操作和安装空间的前提下，使得位于机柜底部的电缆入口可以具有充裕的空间，底部的 功率终端可以被设置为充满整个隔间。机柜的内部分被为电力装置模块区域以及电源终端 区域。将电力装置模块区域设置为具有至少一层的结构，每层可以容纳多个模块。如图1 所示的装置中，电力装置模块区被分成两层，且每层可以容纳三个电力装置模块(12)。如图 1所示，每个机柜中可以设置有六个功率模块，但是可以按照实际系统需要将机柜设计为适于容纳其他数量的多个模块。上述多个模块分别接地，以减少由干扰带来的问题。在具有多个功率模块的一组电力装置的情况下，该组设备中可以有至少一个设置 在电力装置模块区域中的主模块。该主模块与电源终端区域中的控制终端相连，并还与其 他从属功率模块分别相连，用于集中控制整组电力装置中所有功率模块的工作。主模块的 控制功能中还可以包括备用电源的处理和保护。在本实用新型的一种实施例中，通过从属 模块为每个机柜提供所需的能源。除了利用主功率模块提供保护功能之外，还可以使用附 加的操作面板为系统电源的导入和导出提供总体断开和保护功能。 在机柜中分开设置电源系统布线和控制系统布线。如图IA所示，用于连接控制终 端和功率模块的控制线路(18)设置在机柜的一侧，辅助功率线路(20)和主功率线路(17， 19)设置在电源终端区域和功率模块区域之间。功率线路(15)也可以设置在机柜装置另一 侧。如图IB所示，位于上排的功率模块和位于下排的功率模块分别通过功率线路(15)连接 到电源单元。以此方式，功率线路有效地提供功率转换模块和其他耗电设备与电源单元之 间的连接，并且可以使得走线距离较短。将传输控制信号的线路(18)、辅助功率线路(20) 以及主电源线路(15，17，19)分别设置在不同的线路上，并使上述线路的走线尽量分隔开， 以最大程度地减弱电源电路对控制信号的影响。各个电力装置模块之间通过电缆系统连接。为了避免串扰，除保证电缆系统中不 同功能的线路采用单独的走线之外，还可以预先采取其他措施。例如在各个电力装置模块 外采用适合的二极管、压敏电阻、变压器或滤波器等抗干扰器件。每个模块上还设置有盖 板，避免操作人员偶然接触并干扰运行中的部件。将机柜主体设计为可以提供电磁保护以 衰减电磁干扰。由于机柜内部是带有高电压和高功率的带电设备，因此机柜还需要具有安全机 构。在机柜上设置有门锁机构，用于防止用户接触系统中运行的部件，以确保用户的电气安 全。在机柜内部，在诸如功率转换模块的带电设备周围还设置有带孔的隔挡物，例如栅栏。 在用户需要打开门对设备进行维护的时候，上述栅栏可以防止操作人员不小心接触到运行 中的带电部件。此外，在运行的部件周围设置警报部件，以提示意外接触运行部件的维护人 员。该警报部件可以是声、光、电报警装置等，并在维护人员靠近运行部件或是接触隔挡物 的时候报警。在电力装置模块区中设置有与电力装置模块对应的滑轨，将各种电力装置模块放 置在滑轨上。在需要进行模块更换或维修的时候，利用滑轨将模块滑进滑出电力装置模块 区，以使得装置操作和养护更便利。可选择地，在机柜的门上安装人机接口(MMI)，以使得不必打开机柜就可以对内部 的设备进行观察和操作。该人机接口可以是一组输入输出设备，例如显示设备和输入操作 信号的键盘等，通过控制电缆(18)与控制终端相连。该显示设备上可以显示关于功率转换 器状态的各种信息。用户可以通过输入设备进行设置或操作调整，以改变功率转换器的工 作状态或依照当前的状态作出响应。功率终端区域内设置有所需的高功率输入和输出、直流和/或交流终端。在容纳 各个终端之外，还要为电缆的入口和出口保留足够空间。在一个优选实施例中，输入和输出 功率接地终端分开设置。如图IB所示，将电源模块互联线路设计为具有较好热容纳性能，并且不干扰机柜内部设置功率模块的空间。可以通过单条通信线路将操作和控制信号以预定通信规格地发 送给各个模块。如图IA和B所示在机柜上设置通风口(14)，作为利用气流降温的散热系统。将此 散热系统的气流入口(14)设置在机柜的前门；将气流出口，即废气排出口设置在机柜的后 门(未示出)。通过这样的设置，在机柜正面设置冷却空气入口，背面设置废气出口，可以避 免进出空气的混合，获得最好的气流冷却效果。在其他优选实施方式中，亦可以将气流的入 口和出口分别设置在机柜的左侧或右侧。在较大功率电子系统中，可以设置并行的多个机柜，并且设置具有保护机构的机 柜。所述多个机柜可以彼此靠近设置，通过整个系统唯一的控制终端(主模块)对此系统 中的多个模块(例如三十个或是更多 从属模块)进行操作控制。因此，在这样的系统中，只 有一个机柜中包括主模块，其他的机柜中包括的功率模块都是从属模块。包括主模块的机 柜作为整个系统的主机柜，其他机柜作为从属机柜，接受主机柜中控制终端的控制。基于阅读上述说明书，本领域技术人员可以构思出上述优选实施方式之外的其他 变形方式。但本实用新型的保护范围应根据下面所附的权利要求而不是上述优选实施例而 确定。本实用新型的权利要求书的保护范围应包括与上述实施方式所体现的整体构思属于 同一构思内的所有变形方式。
权利要求一种用于电力装置的机柜，包括机柜壳体；至少一层用于容纳电力装置模块的区域；与电力装置模块区域隔开的电源装置区域；在机柜上与电力装置模块区对应的位置，设置有至少一组通风口；控制器，设置在电源装置区；电源布线，设置在机柜壳体的内侧，用于连接电力装置模块区中的电力装置模块和电源装置区中的电源装置；以及控制布线，设置在机柜壳体的内侧，用于连接控制器和电力装置模块。
2.根据权利要求1所述的机柜，其中电力装置模块区被设置为可以容纳至少一个电力装置模块；电力装置模块区中包括滑轨，电力装置模块安装在该滑轨上，并且可以通过该滑轨滑 进该电力装置模块区或是滑出该电力装置模块区。
3.根据权利要求1所述的机柜，其中 该电源布线，被设置为相互避免串扰；该电源布线和该控制布线被设置在机柜内靠近壳体的位置。
4.根据权利要求1所述的机柜，其中每个电力装置模块包括隔挡物，将电力装置模块内部的带电部件与外部操作环境隔开；该隔挡物上设置有通风孔；每个电力装置模块都包括接地线，并且各个模块分别通过接地线与地连接。
5.根据权利要求1所述的机柜，其中所述机柜的一面上设置有可以打开和关闭的柜门；所述柜门上包括显示器，该显示器与机柜内的电力装置相连，并可以显示该电力装置 的工作状态；柜门上还设置有人机操作界面，该人机操作界面与内部电力装置相连，通过操作该人 机操作界面，用户可以控制该电力装置的工作； 柜门上还设置有锁扣装置。
6.一种用于电力装置的机柜组，包括至少两个如任一上述权利要求所述的机柜，其中 每个机柜组中至少一个机柜被设置为主机柜；每个机柜组中的其余机柜被设置为从机柜。
7.根据权利要求6所述的机柜组，其中将主机柜中的控制器设置为与机柜组中的所有机柜相连接，并配置为可以控制所有机 柜中的电力装置模块；将从机柜中的控制器设置为与本机柜中的各个电力装置模块相连，并配置为可以控制 相连的电力装置模块。
8.根据权利要求7所述的机柜组，其中每个机柜组中包括的多个机柜以相邻的方式设置。
专利摘要一种用于电力装置的机柜，包括机柜壳体，至少一层用于容纳电力装置模块的区域，与电力装置模块区域隔开的电源装置区域，在机柜上与电力装置模块区对应的位置，设置有至少一组通风口，控制器，设置在电源装置区，电源布线，设置在机柜壳体的内侧，用于连接电力装置模块区中的电力装置模块和电源装置区中的电源装置以及控制布线，设置在机柜壳体的内侧，用于连接控制器和电力装置模块。
文档编号H05K5/02GK201742657SQ20102050212
公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者默里·波蒂厄斯 申请人:Abb有限公司