一种变流器柜结构的制作方法
【专利摘要】一种变流器柜结构，包括功率柜、功能柜和冷却系统，功率柜包括柜体A和安装其中的变流器发热元器件；功能柜包括柜体I和安装其中的变流器配电元件和并网元件；冷却系统包括蒸发器风机、冷凝器风机、连接成封闭回路的蒸发器、压缩机、冷凝器，回路中包括制冷剂；蒸发器、蒸发器风机安装在柜体A内；蒸发器风机与蒸发器间设风腔I，蒸发器风机推动柜体A内空气流动；柜体I包括安装变流器配电元件和并网元件的腔室I-1和安装冷凝器和冷凝器风机的腔室I-2，冷凝器风机驱动形成外循环；压缩机安装在变流器柜结构柜体中或柜体外。本发明提高变流器整机冷却效率和防护等级，降低凝露发生，实现冷却系统与变流器主机一体化，结构紧凑合理。
【专利说明】一种变流器柜结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种与冷却系统一体化的变流器柜。
【背景技术】
[0002]现有变流器柜(包括风电变流器柜、光伏逆变器柜)结构的冷却方式主要有两种，一种是外界空气在风机的推动下进入变流器柜结构内，形成强制对流冷却，属于开放式冷却系统；另一种是液体在水泵的推动下流经散热器形成一个闭式循环，达到冷却大功率装置的目的，属于闭式冷却系统。
[0003]如图1所示，采用空气冷却的开放式冷却系统的缺陷是，某些大功率装置(如变频器)属于开口系统，必须允许其与外界有物质和能量的交换，这样，外界的灰尘、沙土难以避免地会随着空气一起进入这些大功率装置内部，会对这些大功率装置内部结构满足安规要求造成巨大影响。为避免灰尘进入装置内部，提升整机防护等级，通常在设备开口处设置迷宫和开孔率较密的防尘棉对进入空气进行过滤，但是，这种防尘结构会对气流的流动产生较大阻力，降低气流流动速度,极大影响散热效果。
[0004]如图2所示，采用液体冷却的闭式冷却系统，尽管整机的防护等级有明显提升，但是，由于采用液体冷却存在液体渗漏风险，使得设备整机可靠性降低；同时，采用液体冷却，设备结构体型庞大，造价昂贵。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是，提供一种变流器柜结构，克服现有变流器柜结构冷却方式不合理、液体冷却可靠性低、设备结构体型庞大、制造成本高的缺陷。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种变流器柜结构，包括相连的功率柜和功能柜；
[0007]该功率柜包括柜体A和安装在该柜体A内的变流器发热元器件；该功能柜包括柜体I和安装在该柜体I内的变流器配电元件和并网元件；
[0008]其特征在于，所述变流器柜结构还包括冷却系统，该冷却系统包括蒸发器风机、冷凝器风机、通过管路依次连接成封闭回路的蒸发器、压缩机、冷凝器，该封闭回路中包括制冷剂；
[0009]所述蒸发器、蒸发器风机安装在所述柜体A内；该蒸发器风机与蒸发器之间设置风腔I，蒸发器风机推动该柜体A内的空气流动；
[0010]所述柜体I包括腔室1-1和腔室1-2，所述变流器配电元件和并网元件安装在该腔室1-1内，所述冷凝器位于该腔室1-2内或作为所述腔室1-2的腔壁，该冷凝器与所述冷凝器风机之间包括风腔III，该冷凝器风机位于所述腔室1-2内或腔室1-2之外并由该冷凝器风机驱动形成外循环；
[0011]所述压缩机安装在所述变流器柜结构的柜体中或柜体外。
[0012]在本发明的变流器柜结构中，所述腔室1-2位于所述腔室1-1上方。[0013]在本发明的变流器柜结构中，所述柜体A包括风道板，该风道板竖直布置并与所述柜体A的顶板内壁、两侧板内壁连接，所述风道板包括上部通风孔，所述蒸发器竖直布置，该蒸发器与所述风道板密闭连接，该蒸发器通风通道与所述上部通风孔连通，该风道板与所述蒸发器、柜体A的前门板、两侧壁板、顶板和底板构成安装所述变流器发热元器件的空间；该风道板与柜体A后壁板相间隔并与柜体A的后壁板、两侧壁板、顶板和底板构成风道，该风道下端包括连通安装所述变流器发热元器件空间的下部通风口 ；该安装所述变流器发热元器件空间经所述蒸发器与该风道上部连通；
[0014]所述蒸发器风机为离心风机，该蒸发器风机位于所述风道内并与所述蒸发器相邻，该蒸发器风机通过风腔I与该蒸发器相连通，该蒸发器风机出风口向下；或所述蒸发器风机为轴流风机，该蒸发器风机位于所述风道下部，该蒸发器风机与所述风道板密闭连接，其出风口或进风口为所述风道下端的下部通风口。
[0015]在本发明的变流器柜结构中，所述柜体A包括风道板，该风道板竖直布置并与所述柜体A的顶板内壁、前门板内壁、后壁板内壁连接，所述风道板包括上部通风孔，所述蒸发器竖直布置，该蒸发器与所述风道板密闭连接，该蒸发器通风通道与所述上部通风孔连通，该风道板与所述蒸发器、柜体A的前门板、侧壁板一、后壁板、顶板和底板构成安装所述变流器发热元器件的空间；该风道板与柜体A后壁板相间隔并柜体A的前门板、侧壁板二、后壁板、顶板和底板构成风道，该风道下端包括连通安装所述变流器发热元器件空间的下部通风口 ；该安装所述变流器发热元器件空间经所述蒸发器与该风道上部连通；
[0016]所述蒸发器风机为离心风机，该蒸发器风机位于所述风道内并与所述蒸发器相邻，该蒸发器风机通过风腔I与该蒸发器相连通，该蒸发器风机出风口向下；或所述蒸发器风机为轴流风机，该蒸发器风机位于所述风道下部，其出风口或进风口为所述风道下端的下部通风口。
[0017]在本发明的变流器柜结构中，所述蒸发器的端面与所述风道板密闭连接并位于安装所述变流器发热元器件侧，所述变流器柜结构包括连接所述蒸发器通风通道与所述变流器发热元器件表面的风腔II;
[0018]或所述蒸发器的端面与所述风道板密闭连接并位于所述风道侧，所述变流器柜结构包括连接所述上部通风孔与所述变流器发热元器件表面的风腔II;
[0019]或所述蒸发器的端面与所述风道板密闭连接并位于安装所述变流器发热元器件侦牝该蒸发器的立面与所述变流器发热元器件侧表面相邻。
[0020]在本发明的变流器柜结构中，所述风腔II由所述蒸发器通风通道侧、所述柜体A的顶板、两侧板、前壁板、所述变流器发热元器件上侧表面、所述风道板和连接所述柜体A的两侧板、前壁板、所述风道板和所述变流器发热元器件上部四周的风腔板合围而成。
[0021]在本发明的变流器柜结构中，所述腔室1-1包括腔室1-1l和1-12，所述变流器配电元件安装在该腔室1-1l内、所述并网元件安装在该腔室1-1l内；所述腔室1-2位于所述腔室1-1l之上或腔室1-12之上。
[0022]实施本发明的变流器柜结构，与现有技术比较，其有益效果是:
[0023]1.由于采用冷却系统对封闭气流进行冷却，不但提高了变流器柜结构对发热元器件的冷却效率，同时也提高了变流器柜结构的整机防护等级，提高了变流器柜结构的运行安全性；[0024]2.通过对冷却系统的控制，可以控制冷却循环气流的入口温度恒定在25度左右，有效降低变流器柜结构系统凝露风险的发生；
[0025]3.将冷却系统与变流器主机系统一体化，整机结构布局紧凑合理。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是现有大功率装置采用开放式冷却系统的原理图。
[0027]图2是现有大功率装置采用闭式冷却系统的原理图。
[0028]图3是本发明变流器柜结构的原理图。
[0029]图4是本发明的变流器柜结构实施例一的结构示意图。
[0030]图5是本发明的变流器柜结构实施例一中功率柜立剖面结构示意图。
[0031]图6是本发明的变流器柜结构实施例一中功能柜立剖面结构示意图。
[0032]图7是本发明的变流器柜结构实施例二的结构示意图。
[0033]图8是本发明的变流器柜结构实施例三的结构示意图。
[0034]图9是本发明的变流器柜结构实施例三中功率柜立剖面结构示意图。
[0035]图10是本发明的变流器柜结构实施例三中配电柜立剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0037]实施例一
[0038]如图3、图4所示，本发明的变流器柜结构包括相连的功率柜100、功能柜200和冷却系统。
[0039]功率柜100包括柜体I和安装在该柜体I内的变流器发热元器件；该功能柜包括柜体I和安装在该柜体I内的变流器配电元件和并网元件。
[0040]本发明所称变流器发热元器件是指变流器工作时能够发热的变流器元器件，包括但不限于电抗器、电阻、功率单元、电容、接触器、断路器、继电器、变压器、霍尔传感器、电流互感器和电压互感器、UPS (不间断电源)、加热器、铜排；变流器配电元件包括但不限于接触器、断路器、继电器、变压器；变流器并网元件是包括但不限于断路器、接触器、UPS (不间断电源)、加热器。
[0041]冷却系统包括蒸发器风机4、冷凝器风机13、通过管路依次连接成封闭回路的蒸发器2、压缩机15、冷凝器11，该管路包括膨胀阀等管路组件，封闭回路中填充制冷剂，实现制冷。在本发明的实施例中，功率柜100可为一密闭的柜体。
[0042]如图5所示，柜体I包括风道板6，该风道板6竖直布置并与柜体I的顶板内壁、两侧板内壁连接，风道板6包括上部通风孔(图中未示出)，蒸发器2竖直布置，该蒸发器2与风道板6密闭连接，蒸发器2的通风通道与上部通风孔连通。风道板6与蒸发器2、柜体I的前门板、两侧壁板、顶板和底板构成安装变流器发热元器件的空间；风道板6与柜体I后壁板相间隔并与柜体I的后壁板、两侧壁板、顶板和底板构成风道5，该风道5下端包括连通安装变流器发热元器件空间的下部通风口，该安装变流器发热元器件的空间经蒸发器2与风道5上部连通。
[0043]上述“安装变流器发热元器件的空间”包括:柜体I安装变流器发热元器件的物理空间和该物理空间至蒸发器2进风面的导风风腔空间。
[0044]上述“风道”是指:连通“安装变流器发热元器件的空间”的下部通风口至蒸发器2后侧出风口的导风风腔空间。蒸发器2的后侧风口可以是蒸发器2自身的风口(当蒸发器风机4采用轴流风机安装在风道下部通风口时)，也可以是蒸发器风机4的风口(当蒸发器风机4经风腔3连接蒸发器2时)。
[0045]在本实施例中，变流器发热元器件包括由下而上安装在柜体I结构上的电抗器7、chopper电阻8和功率单元9，其中功率单元9由多个功率模块竖直并列安装在柜体I中。在其他实施例中，根据变流器的设计需要，变流器发热元器件可以包括由下而上安装在柜体I结构上的电抗器7和功率单元8，或变流器发热元器件只包括功率单元8。
[0046]蒸发器风机4可采用离心风机，此时蒸发器风机4位于风道5内并与蒸发器4相邻，蒸发器风机4通过风腔3与蒸发器2的通风通道相连通，蒸发器风机4的出风口向下。蒸发器风机4可以采用轴流风机，此时蒸发器风机4位于风道5的下部，蒸发器风机4与风道板6密闭连接，其出风口或进风口作为风道下端的下部通风口，此时风道5成为蒸发器2与蒸发器风机4之间的风腔。
[0047]在其他实施例中，可以不设置风道5，将蒸发器2、蒸发器风机4安装在柜体I内；蒸发器风机4与蒸发器2之间设置风腔3，蒸发器风机4推动该柜体I内的空气流动，也能够实现本发明目的。
[0048]如图4、图6所示，功能柜200的柜体包括腔室201和腔室202，腔室202位于腔室201上方，变流器配电元件和并网元件安装在该腔室201内，冷凝器11位于腔室202的腔壁上，冷凝器风机13位于腔室202的顶壁之外，冷凝器11与冷凝器风机13之间包括风腔12(此时，风腔12即为腔室202)，并由冷凝器风机13驱动形成外循环。在其他实施例中，可以将冷凝器11、冷凝器风机13设置在腔室202之内，冷凝器11与冷凝器风机13之间设置风腔12，也能够实现本发明目的。
[0049]在本实施例中，将蒸发器2的端面与风道板6密闭连接并位于安装变流器发热元器件一侧。变流器柜结构包括连接蒸发器2的通风通道与变流器发热元器件表面的风腔10，该风腔10由蒸发器2通风通道侧与柜体I的顶板、两侧板、前壁板、变流器发热元器件上侧表面、风道板6和连接柜体I的两侧板、前壁板、风道板6和变流器发热元器件上部四周的风腔板101合围而成。在其他实施例中，如图9所示,风腔10可以采用连接在风道板6上的短管构成，该短管一端邻近变流器发热元器件的表面、另一端连接风道板6。
[0050]在其他实施例中，将蒸发器2的端面与风道板6密闭连接并位于风道5侧，设置连接上部通风孔与变流器发热元器件表面的风腔10。
[0051]在其他实施例中，将蒸发器2的端面与风道板6密闭连接并位于安装变流器发热元器件侧，且蒸发器2的立面(即通风通道的进出风面)与变流器发热元器件侧表面相邻。此时，由于蒸发器2的立面与变流器发热元器件侧表面邻近，蒸发器2本身相当于起导风作用的风腔10，因此可不设置风腔10。
[0052]根据设计需要，将压缩机15安装在变流器柜结构(功率柜或功能柜)的柜体中或柜体外(图中未示出)。
[0053]实施例二
[0054]如图7所示，本实施例与实施例一基本相同，区别在于:风道5设置在功率柜100的柜体I的侧边，具体结构为:柜体I包括风道板6，风道板6竖直布置并与柜体I的顶板内壁、前门板内壁、后壁板内壁连接，风道板6包括上部通风孔(图中未示出)，蒸发器2竖直布置，蒸发器2与风道板6密闭连接，该蒸发器2的通风通道与上部通风孔连通，风道板6与蒸发器2、柜体I的前门板、侧壁板102、后壁板、顶板和底板构成安装变流器发热元器件的空间。风道板6与柜体I后壁板相间隔并柜体I的前门板、侧壁板103、后壁板、顶板和底板构成风道5，该风道5下端设置连通安装变流器发热元器件空间的下部通风口 ；安装变流器发热元器件的空间经蒸发器2与风道5上部连通。
[0055]实施例三
[0056]如图8至图10所示，本实施例与实施例一基本相同，区别在于:功能柜包括配电柜400和并网柜300，在配电柜400的上部设置安装冷凝器11和冷凝器风机13的腔室402，将冷凝器11和冷凝器风机13安装在腔室402中。
[0057]在其他实施例中，也可以在并网柜300上部设置安装冷凝器11和冷凝器风机13的腔室，并将冷凝器11和冷凝器风机13安装在该腔室中，也能够实现本发明目的。
【权利要求】
1.一种变流器柜结构，包括相连的功率柜和功能柜； 该功率柜包括柜体A和安装在该柜体A内的变流器发热元器件；该功能柜包括柜体I和安装在该柜体I内的变流器配电元件和并网元件； 其特征在于，所述变流器柜结构还包括冷却系统，该冷却系统包括蒸发器风机、冷凝器风机、通过管路依次连接成封闭回路的蒸发器、压缩机、冷凝器，该封闭回路中包括制冷剂； 所述蒸发器、蒸发器风机安装在所述柜体A内；该蒸发器风机与蒸发器之间设置风腔I，蒸发器风机推动该柜体A内的空气流动； 所述柜体I包括腔室1-1和腔室1-2，所述变流器配电元件和并网元件安装在该腔室1-1内，所述冷凝器位于该腔室1-2内或作为所述腔室1-2的腔壁，该冷凝器与所述冷凝器风机之间包括风腔III，该冷凝器风机位于所述腔室1-2内或腔室1-2之外并由该冷凝器风机驱动形成外循环； 所述压缩机安装在所述变流器柜结构的柜体中或柜体外。
2.如权利要求1所述的变流器柜结构，其特征在于，所述腔室1-2位于所述腔室1-1上方。
3.如权利要求2所述的变流器柜结构，其特征在于，所述柜体A包括风道板，该风道板竖直布置并与所述柜体A的顶板内壁、两侧板内壁连接，所述风道板包括上部通风孔，所述蒸发器竖直布置，该蒸发器与所述风道板密闭连接，该蒸发器通风通道与所述上部通风孔连通，该风道板与所述蒸发器、柜体A的前门板、两侧壁板、顶板和底板构成安装所述变流器发热元器件的空间；该风 道板与柜体A后壁板相间隔并与柜体A的后壁板、两侧壁板、顶板和底板构成风道，该风道下端包括连通安装所述变流器发热元器件空间的下部通风口 ；该安装所述变流器发热元器件空间经所述蒸发器与该风道上部连通； 所述蒸发器风机为离心风机，该蒸发器风机位于所述风道内并与所述蒸发器相邻，该蒸发器风机通过风腔I与该蒸发器相连通，该蒸发器风机出风口向下；或所述蒸发器风机为轴流风机，该蒸发器风机位于所述风道下部，该蒸发器风机与所述风道板密闭连接，其出风口或进风口为所述风道下端的下部通风口。
4.如权利要求2所述的变流器柜结构，其特征在于，所述柜体A包括风道板，该风道板竖直布置并与所述柜体A的顶板内壁、前门板内壁、后壁板内壁连接，所述风道板包括上部通风孔，所述蒸发器竖直布置，该蒸发器与所述风道板密闭连接，该蒸发器通风通道与所述上部通风孔连通，该风道板与所述蒸发器、柜体A的前门板、侧壁板一、后壁板、顶板和底板构成安装所述变流器发热元器件的空间；该风道板与柜体A后壁板相间隔并柜体A的前门板、侧壁板二、后壁板、顶板和底板构成风道，该风道下端包括连通安装所述变流器发热元器件空间的下部通风口 ；该安装所述变流器发热元器件空间经所述蒸发器与该风道上部连通； 所述蒸发器风机为离心风机，该蒸发器风机位于所述风道内并与所述蒸发器相邻，该蒸发器风机通过风腔I与该蒸发器相连通，该蒸发器风机出风口向下；或所述蒸发器风机为轴流风机，该蒸发器风机位于所述风道下部，其出风口或进风口为所述风道下端的下部通风口。
5.如权利要求3所述的变流器柜结构，其特征在于，所述蒸发器的端面与所述风道板密闭连接并位于安装所述变流器发热元器件侧，所述变流器柜结构包括连接所述蒸发器通风通道与所述变流器发热元器件表面的风腔II ； 或所述蒸发器的端面与所述风道板密闭连接并位于所述风道侧，所述变流器柜结构包括连接所述上部通风孔与所述变流器发热元器件表面的风腔II; 或所述蒸发器的端面与所述风道板密闭连接并位于安装所述变流器发热元器件侧，该蒸发器的立面与所述变流器发热元器件侧表面相邻。
6.如权利要求4所述的变流器柜结构，其特征在于，所述蒸发器的端面与所述风道板密闭连接并位于安装所述变流器发热元器件侧，所述变流器柜结构包括连接所述蒸发器通风通道与所述变流器发热元器件表面的风腔II ； 或所述蒸发器的端面与所述风道板密闭连接并位于所述风道侧，所述变流器柜结构包括连接所述上部通风孔与所述变流器发热元器件表面的风腔II; 或所述蒸发器的端面与所述风道板密闭连接并位于安装所述变流器发热元器件侧，该蒸发器的立面与所述变流器发热元器件侧表面相邻。
7.如权利要求5所述的变流器柜结构，其特征在于，所述风腔II由所述蒸发器通风通道侧、所述柜体A的顶板、两侧板、前壁板、所述变流器发热元器件上侧表面、所述风道板和连接所述柜体A的两侧板、前壁板、所述风道板和所述变流器发热元器件上部四周的风腔板合围而成。
8.如权利要求6所述的变流器柜结构，其特征在于，所述风腔II由所述蒸发器通风通道侧、所述柜体A的顶板、两侧板、前壁板、所述变流器发热元器件上侧表面、所述风道板和连接所述柜体A的两侧板、前壁板、所述风道板和所述变流器发热元器件上部四周的风腔板合围而成。`
9.如权利要求1至8之一所述的变流器柜结构，其特征在于，所述腔室1-1包括腔室1-1l和1-12，所述变流器配电元件安装在该腔室1-1l内、所述并网元件安装在该腔室1-1l内；所述腔室1-2位于所述腔室1-1l之上或腔室1-12之上。
【文档编号】H05K7/20GK103490598SQ201310450003
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】周泽平, 盛小军, 周党生, 黄载尧, 杨林丰 申请人:深圳市禾望电气有限公司