专利名称：高压变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压变频器，具体涉及一种将变压器、功率单元、控制系统和输入输出部分安装在一个柜体中的一体化高压变频器。
背景技术：
高压变频器现在被广泛的应用于冶金、矿山、电力、石化、水泥、给排水以及中央集中空调等众多领域中的高压电极变频调速，成为企业采用电机系统节能方式的首选设备。高压变频器一般由单独的变压器柜、功率柜、控制系统柜和输入输出柜四个部分拼柜组成。目前市场上许多高压变频器组成柜体多，占地面积大，在包装、运输过程中需要拆线分柜，到现场安装时再拼柜接线，增加了拆卸和安装的工作量。中国实用新型专利公开说明书CN202121489U中公开了一种一体化高压变频器，它由移相变压器、功率单元、控制系统、进出线端子构成，移相变压器、功率单元、控制系统、进出线端子集于一个柜体中，移相变压器纵向安装于柜体内的一侧，功率单元安装于柜体的另一侧前部，控制系统及进出线端子安装于柜体的另一侧后部，功率单元的后面；柜顶上与移相变压器、功率单元对应的位置安装有冷却风机。但是功率单元和变压器并不是平行对齐布置，变压器次级侧和功率单元之间的连接线还是有一定的距离，这样也会导致连接电缆线变长，同时连接线变得复杂起来。同时为了给变压器和功率单元进行散热，在变压器和功率单元的柜顶同时具有两组冷却风机对其进行散热，冷却风机数量多，耗电高，这样也势必会增加冷却风机的成本。
实用新型内容针对上述现有技术， 本实用新型要解决的技术问题是提供一种一体化高压变频器,这种一体化高压变频器能够采用一组冷却风机集中通风冷却,节约风机成本,并极大地缩短了变压器次级侧和功率单元之间电缆的长度。为了实现上述目的，本实用新型一个实施例提出了一种一体化高压变频器，包括变压器、功率单元、控制系统、输入输出部分和冷却风机，所述变压器、功率单元、控制系统和输入输出部分位于一个柜体中；所述冷却风机位于所述柜体顶部，所述冷却风机提供的冷却风依次从所述功率单元流经所述变压器；其中所述冷却风从所述柜体的前侧流经柜体的后侧；所述功率单元位于柜体的前侧；所述变压器位于所述柜体的后侧，且与所述功率单元平行对齐布置。这里所说的平行对齐是指所述变压器的长边与所述功率单元的长边彼此平行。把变压器、功率单元、控制系统、输入输出部分集于一个柜体中，解决组装分离柜体所需的复杂的拼柜与布线问题，节约了空间和柜体安装材料成本以及人工成本。将功率单元和变压器采用前后侧的排列方式，使得高压变频器变得更加的紧凑，同时变压器和功率单元平行对齐布置，使得变压器的次级侧和功率单元的输入端之间呈直线连接，从而使得连接线缆缩短，连线简单方便，成本降低。功率单元和变压器采用前后平行对齐布置，冷却风机中的冷却风先经过功率单元，再通过变压器后排出，这样采用一组冷却风机就可以实现集中式通风,简化了冷却系统,节约风机成本。优选的，当所述变压器的长度和所述功率单元的长度相等或近视相等时，所述控制系统位于所述变压器的左侧，且所述输入输出部分位于所述功率单元的左侧，或所述控制系统位于所述变压器的右侧，且所述输入输出部分位于所述功率单元的右侧，或所述控制系统位于所述功率单元的左侧，且所述输入输出部分位于所述变压器的左侧，或所述控制系统位于所述功率单元的右侧，且所述输入输出部分位于所述变压器的右侧。变压器的长度和功率单元的长度相等或近视相等，控制系统和输入输出部分位于同一侧即可最大程度的减少一体化高压变频器的体积。优选的，当所述变压器的长度比所述功率单元的长度要长时，所述控制系统和所述输入输出部分分别位于所述 功率单元的左右两侧；或所述控制系统和所述输入输出部分同时位于所述功率单元的左侧或右侧，优选使得所述输入输出部分夹设在所述控制系统和所述功率单元之间。变压器的长度比功率单元的长度要长时，变压器和功率单元平行对齐布置时，在功率单元部分的侧面会有富余空间，将控制系统和输入输出部分排列在功率单元侧面的富余空间处可以充分利用空间，减少一体化高压变频器的体积。更优选的，当所述控制系统和所述输入输出部分同时位于所述功率单元的左侧或右侧时，所述输入输出部分夹设在所述控制系统和所述变压器之间。这种优化的实施方式对应于功率单元和控制系统的长度之和与变压器的长度一样或差不多时，通过将输入输出部分夹设在控制系统和变压器之间，可以减少一体化变频器的体积，同时使得控制系统位于外侧，可以使得控制系统上的控制面板能够显露出来，方便控制操作。优选的，当所述变压器的长度比所述功率单元的长度要短时，所述控制系统和所述输入输出部分分别位于所述变压器的左右两侧；或所述控制系统和所述输入输出部分同时位于所述变压器的左侧或右侧，优选使得所述输入输出部分夹设在所述控制系统和所述变压器之间。变压器和功率单元平行对齐布置，使得变压器的侧面端具有富余空间，正好可以使得控制系统和输入输出部分位于此富余空间中，从而减小一体化高压变频器的体积。更优选的，当所述控制系统和所述输入输出部分同时位于所述变压器的左侧或右侧时，所述输入输出部分夹设在所述控制系统和所述功率单元之间。这种优化的实施方式对应于变压器和控制系统的长度之和与功率单元的长度一样或差不多时，通过将输入输出部分夹设在控制系统和功率单元之间，可以减少一体化变频器的体积，同时使得控制系统位于外侧，可以使得控制系统上的控制面板能够显露出来，方便控制操作。 优选的，所述柜体包括底座、金属框架、柜门、柜顶和侧板。优选的，在所述变压器、功率单元、控制系统和输入输出部分中的相邻界面处具有支撑板，所述支撑板将所述柜体分隔成四个区域，所述支撑板上开有通风孔。支撑板可以用来支持柜顶以及位于柜顶上面的冷却风机，同时可以将柜体内部分成四个区域，将所述柜体分隔成变压器区、功率单元区、控制系统区和输入输出部分区。避免了变压器、功率单元、控制系统和输入输出部分之间的电磁干扰和辐射造成对器件工作的影响。通风孔的数目和大小可以根据实际需要而定，优选通风孔与变压器和功率单元中的散热器的位置对应，这样冷却风在风道流经过程中，能够最大程度的带走热量，起到冷却效果。优选的，在靠近所述功率单元区、控制系统区或输入输出部分区的侧板上的柜门上开有通风窗，在所述变压器区的柜顶上具有安装所述冷却风机的通孔，所述通风窗、通风孔和通孔组成了冷却风机的风道，所述通孔与所述变压器上下对置。在实际的循环通风冷却过程中，冷却风从通风窗进入，带走功率单元、控制系统和输入输出部分的热量后，经过支撑板上的通风孔进入到变压器中，最后通过柜顶上的通孔散发出去。这样采用一组冷却风机即可实现功率单元和变压器之间的串联式通风冷却，简化了冷却风机。
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，图1是本实用新型一体化高压变频器的第一个实施例的俯视图。图2是本实用新型一体化高压变频器的第二个实施例的俯视图。图3是本实用新型一体化高压变频器的第三个实施例的俯视图。图4是本实用新型一体化高压变频器的第四个实施例的俯视图。图5是本实用新型一体化高压变频器的第五个实施例的俯视图。图6是本实用新型一体化高压变频器的第六个实施例的俯视图。图7是本实用新型一体化高压变频器的第七个实施例的俯视图。图8是本实用新型一体化高压变频器的第八个实施例的俯视图。图9是本实用新型一体化高压变频器的第九个实施例的俯视图。图10是本实 用新型一体化高压变频器的一个实施例的剖面示意图。主要装置符号说明I变压器2功率单元3控制系统4输入输出部分5柜体6通风孔7通风窗8通孔9冷却风机10支撑板11侧板12柜顶
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。为了简化附图以便显示出一体化高压变频器中变压器、功率单元、控制系统和输入输出部分的组装方式，在俯视图中采用长方形表示，并在俯视图中并未示出冷却风机，底座、柜门、柜顶、通风窗、通风孔和通孔。同时为了叙述方便，下文中的“前侧”与附图中的下部分相对应，下文中的“后侧”与附图中的上部分相对应，即冷却风先流经的区域为前侧，后流经的区域为后侧。下文中的“左侧”、“右侧”与附图本身的位置关系相对应，以及下文中所称的“长度”即对应附图中各装置在水平方向的长度。本领域技术人员可知，附图中所标示的各装置的尺寸形状并非与各装置的实际形状完全对应，在此并非对本实用新型的结构起限定作用。图1是本实用新型一体化高压变频器的第一个实施例的俯视图。如图1所示，变压器1、功率单兀2、控制系统3和输入输出部分4组成一个整体,都位于方形的柜体5中，功率单元2位于柜体5的前侧(柜体上部分)，变压器I位于柜体5的后侧(柜体下部分)，并且变压器I和功率单元2平行对齐排列，功率单元2和变压器I长度(水平方向上的尺寸)相等。这样平行对齐排列使得变压器的次级侧(图中变压器I的下端面)与功率单元2之间的输入连接线变短，能够直接连接，简化了连接线路。在图1所示的实施例中，控制系统3位于变压器I的右侧，输入输出部分4也位于功率单元2的右侧。在其他的实施例中，可以是控制系统3位于变压器的左侧，且输入输出部分4位于功率单元2的左侧，还可以是控制系统3位于功率单元2的右侧，输入输出部分4位于变压器I的右侧，更可以是控制系统3位于变压器I的左侧，输入输出部分4位于功率单兀2的左侧。图2是本实用新型一体化高压变频器的第二个实施例的俯视图。图2所示的是功率单元2和变压器I近视相等的情况，与图1基本相同，区别在于变压器I的长度稍微少于功率单元2的长度，此时变压器I的右侧还有少量的空间，根据控制系统3和输入输出部分4的长度关系，我们可以将控制系统3和输入输出部分4中相对较长的一个，图中所示即将控制系统3设置在变压器I的一侧，而将输入输出部分4设置在功率单元2相对应的一侧，这样使得形成在同一个柜体5中的变压器1、功率单兀2、控制系统3和输入输出部分4之间的空余空间更小，有利于减小柜体5整体的占地面积。图3是本实用新型一体化高压变频器的第三个实施例的俯视图。当变压器I的长度比功率单元2的长度要长时，使得变压器I位于柜体5的后侧，即图中所示柜体5的的上半部，将功率单 元2设置的柜体5的前侧，并且与变压器I相互平行对齐设置，从而使得变压器I的下端面的次级侧与功率单元的距离最短，连接线路简单。将控制系统3和输入输出部分4设置在功率单元2的左右侧，从而使得变压器1、功率单元2、控制系统3和输入输出部分4位于一个柜体5中，减少柜体的占地面积，同时简化了变压器I和功率单元2之间的连线。图4是本实用新型一体化高压变频器的第四个实施例的俯视图。与图3所示基本相同，区别在于，输入输出部分4和控制系统3位于功率单兀2的同一侧,且使得输入输出部分4和控制系统3同时沿着变压器I的长度方向设置。图4中所示是位于功率单元2的右侧，在其他的实施例中，还可以是同时位于功率单元2的左侧。其中，输入输出部分4夹设在控制系统3和功率单元2之间，从而使得控制系统3具有两个侧面位于柜体5的侧板上，这样可以将一些控制键盘和按钮等操作控制元件设置的柜体5外侧可以接触到的侧板上，这样能够方便操作者使用。图5是本实用新型一体化高压变频器的第五个实施例的俯视图。与图4所示基本相同，区别在于，输入输出部分4和控制系统3同时沿着与变压器I的长度方向相垂直的方向设置，并且使得输入输出部分4位于控制系统3和变压器I之间，这样控制系统3的两个侧面显露在柜体5的侧板上，有更大的空间和区域设置控制按键，方便操作。图6是本实用新型一体化高压变频器的第六个实施例的俯视图。其与图5所示基本相同，区别在于输入输出部分4和控制系统3位于功率单兀2的左侧。在实际的实施过程中，根据变压器和功率单元的长度关系，可以进行相应的选择。例如，当变压器的长度大于或等于功率单元、输入输出部分和控制系统三者的长度之和时，我们可以将功率单元、输入输出部分和控制系统一字排列，即都沿着变压器长度方向排列。当功率单元和控制系统的长度之和与变压器的长度相等或近视相等时，我们可以将控制系统和输入输出部分同时沿着与变压器长度方向相垂直的方向设置，这样使得形成的方形柜体的占地面积更小。图7是本实用新型一体化高压变频器的第七个实施例的俯视图。当变压器I的长度比功率单元2的长度要短时，变压器I和功率单元2平行对齐布置后，在变压器I的两侧或一侧具有空余的空间，使得控制系统3位于变压器的左侧，输入输出部分4位于变压器的右侧，在其他的实施例中，输入输出部分4还可以是位于变压器I的左侧，且控制系统3位于变压器I的右侧。这样能够尽量的利用变压器两个侧面端的空间，使得形成一个整体的柜体5的体积最小。图8是本实用新型一体化高压变频器的第八个实施例的俯视图。与图7所示基本相同，区别在于，控制系统3和输入输出部分4都位于变压器5的左侧，并且控制系统3和输入输出部分4 都沿着功率单元2的长度方向设置排列。如图所示，输入输出部分4夹设在控制系统3和变压器I之间，这样使得控制系统3的控制按键或控制面板能够在柜体5的两个侧板上显露出来，具有更大的操作界面空间，方便操作者工作。其中，控制系统3和输入输出部分4可以同时位于变压器5的左侧，还可以同时位于变压器5的右侧。图9是本实用新型一体化高压变频器的第九个实施例的俯视图。与图8所示基本相同，区别在于控制系统3和输入输出部分4同时沿着与功率单元2的长度方向(水平方向)相垂直的方向设置排列，且输入输出部分4夹设在控制系统3和功率单元2之间，同样使得控制系统3具有更多的操作空间。其中，控制系统3和输入输出部分4可以同时设置在变压器I的左侧，还可以是同时设置的变压器I的右侧。在实际的实施过程中，根据变压器和功率单元的长度关系，可以进行相应的选择。例如，当变压器、控制系统和输入输出部分的长度之和与功率单兀的长度相等或近视相等时，可以将控制系统、变压器和输入输出部分一字排列，即同时沿着功率单兀的长度方向排列。当变压器和控制系统的长度之和与功率单元的长度相等或近视相等的情况下，可以将控制系统和输入输出部分沿着与功率单元的长度方向相垂直的方向设置。这样能够使得形成的一体化的柜体空间利用率更高,体积更小。图10是本实用新型一体化高压变频器的一个实施例的剖面示意图。如图10所示，变压器I和功率单元2平行对齐的设置在柜体5中，在变压器I和功率单元2之间的界面处具有支撑板10，支撑板10上具有通风孔6，图中所示是三个通风孔6，在其他的实施例中，通风孔6的数量和大小根据变压器I和功率单元2的散热器的位置和数量确定。支撑板的材质可以是金属，也可以是绝缘体。在柜体5的侧板11上具有通风窗7，其中侧板11靠近功率单元、控制系统或输入输出部分。在柜体5的柜顶12上具有通孔8，通孔8用于安装冷却风机9，并作为冷却风的出口。冷却风机9位于变压器I上的柜顶12上，并与变压器上下对置。冷却风机可以是离心式冷却风机，在实际的操作过程中，打开冷却风机9，这时冷却风先经过通风窗7，进入功率单元2中对功率单元进行散热，之后在通风孔6的导向作用下进入到变压器I中，对变压器I进行冷却，最后经过通孔8而流出去。其中图10中的箭头所示即为冷却风的风道。由于功率单元在运行过程中的发热量小，使得冷却风先流经功率单元后，冷却风的温度并不会上升太多，还可以再次利用，因此在支撑板上开通起到导向作用的通风孔，使得冷却风再流经变压器中，从而对变压器进行散热。这样只需要一组冷却风机即可解决一体化高压变频器的散热问题，从而减少了冷却风机的数量，降低了成本。应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实 用新型保护的范围。
权利要求1.一种高压变频器，包括变压器(I)、功率单元(2)、控制系统(3)、输入输出部分(4)和冷却风机(9)，其特征在于: 所述变压器(I)、功率单元(2)、控制系统(3)和输入输出部分(4)位于一个柜体(5)中； 所述冷却风机(9)位于所述 柜体(5)顶部； 所述功率单元(2)位于所述柜体(5)的前侧； 所述变压器(I)位于所述柜体(5)的后侧。
2.根据权利要求1所述的高压变频器，其特征在于，当所述变压器(I)的长度和所述功率单元(2)的长度相等时， 所述控制系统(3)位于所述变压器(I)的左侧，且所述输入输出部分(4)位于所述功率单元(2)的左侧，或 所述控制系统(3)位于所述变压器(I)的右侧，且所述输入输出部分(4)位于所述功率单元(2)的右侧，或 所述控制系统(3)位于所述功率单元(2)的左侧，且所述输入输出部分(4)位于所述变压器(I)的左侧，或 所述控制系统(3)位于所述功率单元(2)的右侧，且所述输入输出部分(3)位于所述变压器(I)的右侧。
3.根据权利要求1所述的高压变频器，其特征在于，当所述变压器(I)的长度比所述功率单兀的长度长时， 所述控制系统(3)和所述输入输出部分(4)分别位于所述功率单元的左右两侧；或 所述控制系统(3)和所述输入输出部分(4)同时位于所述功率单元(2)的左侧或右侧。
4.根据权利要求3所述的高压变频器，其特征在于，当所述控制系统(3)和所述输入输出部分(4)同时位于所述功率单元(2)的左侧或右侧时，所述输入输出部分(4)夹设在所述控制系统(3)和所述变压器(I)之间，或所述输入输出部分(4)夹设在所述控制系统(3)和所述功率单元(2)之间。
5.根据权利要求1所述的高压变频器，其特征在于，当所述变压器(I)的长度比所述功率单元(2)的长度短时， 所述控制系统(3)和所述输入输出部分(4)分别位于所述变压器(I)的左右两侧；或 所述控制系统(3)和所述输入输出部分(4)同时位于所述变压器(I)的左侧或右侧。
6.根据权利要求5所述的高压变频器，其特征在于，当所述控制系统(3)和所述输入输出部分(4)同时位于所述变压器(I)的左侧或右侧时，所述输入输出部分(4)夹设在所述控制系统(3)和所述功率单元(2)之间，或所述输入输出部分(4)夹设在所述控制系统(3)和所述变压器(I)之间。
7.根据权利要求1至6任一项所述的高压变频器，其特征在于，所述柜体(5)包括底座、金属框架、柜门、柜顶和侧板。
8.根据权利要求7所述的高压变频器，其特征在于，在所述变压器(I)、功率单元(2)、控制系统(3)和输入输出部分(4)中的相邻界面处具有支撑板(10)，所述支撑板(10)将所述柜体分隔成四个区域，所述支撑板(10)上开有通风孔。
9.根据权利要求8所述的高压变频器，其特征在于，在靠近所述功率单元(2)区、控制系统(3)区或输入输出部分(4)区的侧板上的柜门上开有通风窗(7)，在所述变压器(I)区的柜顶上具有安装所述冷却风机(9)的通孔，所述通风窗(7)、通风孔(6)和通孔组成了冷却风机(9)的风道。
10.根据权利要求1所述的高压变频器，其特征在于， 所述冷却风机(9)提供的冷却风依次从所述功率单元(2)流经所述变压器(I);其中所述冷却风从所述柜体(5)的前侧流经柜体(5)的后侧； 所述变压器(I)进一步与所述功率单元(2 )平行对齐布置，其中所述变压器(I)的长边与所述 功率单元(2)的长边彼此平行。
专利摘要本实用新型提供了一种一体化高压变频器，包括变压器、功率单元、控制系统、输入输出部分和冷却风机，所述变压器、功率单元、控制系统和输入输出部分位于一个柜体中；所述冷却风机位于所述柜体顶部，所述冷却风机提供的冷却风依次从所述功率单元流经所述变压器；其中所述冷却风从所述柜体的前侧流经柜体的后侧；所述功率单元位于柜体的前侧；所述变压器位于所述柜体的后侧，且与所述功率单元平行对齐布置。本实用新型的一体化高压变频器能够使得整体体积小，结构紧凑，简化了变压器和功率单元之间的连接线路，同时减少了冷却风机。
文档编号H02M1/00GK203151359SQ20132007259
公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者汪冰, 杨建波, 王玲华 申请人:西门子(上海)电气传动设备有限公司