具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的制作方法

本技术涉及储能变流器，具体而言，涉及一种具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器。

背景技术：

1、相关技术中，储能变流器，在系统集成时配合集成柜体内的交流断路器和直流高压开关盒，储能集成系统可以在交直流短路保护和过载保护方面有可靠的保护和隔离措施。

2、在实际的使用过程中储能变流器的储能系统集成时，出于设计优化、结构空间、成本方面的考虑，直流高压开关盒有逐步取消的趋势。在利用储能变流器控制电池充电和放电的过程中，如果电池侧发生异常，比如电池电压过高或者过低、有可能会出现绝缘性能不达标、电池热失控、电压失衡超标、通讯失联等问题。

3、因此，如何在直流高压开关盒取消后，发生上述问题时，特别是出现电池热失控、通讯失联和储能变流器不受控等紧急情况时，仍可以使储能集成系统直流侧有可靠的保护和隔离，成为了亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术旨在至少解决现有技术或相关技术在取消直流高压开关盒后，当电池侧发生异常时，仍可以使储能集成系统直流侧有可靠的保护和隔离的技术问题。

2、为此，本技术提出了一种具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器。

3、有鉴于此，本技术提出了一种具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器，包括：柜体；功率模组，设置于柜体内；功能组件，设置于柜体内，功能组件与功率模组相对设置；功能组件包括直流功率单元，设置于柜体内，直流功率单元用于控制直流侧通断和提供直流过流保护；直流功率单元包括直流熔断器；液冷板，设置于功率模组，液冷板用于对功率模组进行冷却；隔板，设置于柜体内，隔板与液冷板连接，隔板和液冷板将柜体内的空间分隔成第一风道和第二风道；热量辐射板，设置于第二风道，并与功率模组连接；第一风机，设置于第一风道内，第一风机用于向功率模组吹风，并将气流吹送到第二风道内；第二风机，设置于第二风道内，第二风机用于对功能组件抽风，并向第一风道内吹送气流；直流隔离开关器件，设置于柜体，直流隔离开关器件与直流熔断器连接，直流隔离开关器件用于直流隔离和直流保护。

4、本技术提供的具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器包括柜体、功率模组、功能组件、液冷板、隔板、热量辐射板、第一风机、第二风机和直流隔离开关器件。具体地，功率模组设置在柜体内，功率模组是具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的核心部件，可以控制电力系统的电压和频率，同时具有充电和放电的能力，能够有效地储存和释放电能。功能组件包括直流功率单元，设置于柜体内，直流功率单元用于控制直流侧通断和提供直流过流保护；直流功率单元包括直流熔断器，直流熔断器用于过流和短路保护，在熔丝过载的情况下可以迅速断开。液冷板设置于功率模组，液冷板能够以液冷的方式对功率模组进行冷却。在柜体内还设置有隔板，隔板与液冷板连接，进而将柜体内的空间分隔形成第一风道和第二风道，使气流可以在柜体的第一风道和第二风道内循环流动。在柜体内还设置有热量辐射板，热量辐射板设置于第二风道，热量辐射板与功率模组连接，热量辐射板能够吸收功率模组的热量，并将热量向柜体内的其他空间辐射，以提升功率模组的冷却效果。在第一风道和第二风道内分别设置有第一风机和第二风机。第一风机设置于第一风道内，用于向功率模组吹风，由于液冷板上设置有散热片，散热片可以把液冷板上的低温传导到第一风道，当第一风机朝向功率模组吹风时，可以将液冷板传导上来的冷气流吹送到第二风道内，第二风机设置于第二风道内，用于对功能组件抽风，将功能组件的热量带走，并向第一风道内吹送气流，进而使气流在柜体的第一风道和第二风道内循环流动。直流隔离开关器件设置于柜体，直流隔离开关器件与直流熔断器连接，直流隔离开关器件用于直流隔离和直流保护。

5、具体而言，第一风机和第二风机组成了具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的风冷系统，由于隔板与液冷板连接，将柜体内的空间分隔形成第一风道和第二风道，进而风冷系统运行时可以使柜体内部的空气形成上下循环的冷却回路。通过第一风机和液冷板上的散热片，可以将冷空气吹到柜体的下层。设置在第二风道内的第二风机通过抽风可以将功能组件的热量带走，第一风机和第二风机一个吹风、一个抽风，整体维持储能变流器内部的空气运行环境温度。

6、本技术提供的具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器通过在柜体内设置隔板，隔板与液冷板连接将柜体内的空间分隔成第一风道和第二风道，组成内部气流循环冷却回路。本技术采用液冷板与第一风机和第二风机实现液冷和风冷的混合冷却。通过液冷板及第一风机和第二风机的相互配合，既可以确保单位体积的功率密度足够高，又能够对成本进行控制，有利于提高应用可靠性，降低维护复杂程度。通过在柜体内设置隔板，隔板与液冷板连接将柜体内的空间分隔成第一风道和第二风道，组成内部气流循环冷却回路，优化了冷却方式以及热管理布局，具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的柜体内部能够维持在设定的温度范围内，内部元器件工作在适宜的环境条件下，有效避免温度变化导致功率降容。

7、本技术通过液冷板所构成的液体冷却回路、液冷板上的散热片和柜体内的第一风机和第二风机，可以使液体冷却部分使用效果最大化，使具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器内部的温度维持在设定的运行环境温度，保持内部元器件均工作在最佳的环境条件，保持其不因温度变化而产生的功率降容，通过设置隔板对柜体内部的风道进行优化，使柜体内部的空气的循环更加顺畅，提高了空气的流动效率，有效降低了内部的环境温度，保持内部元器件高效工作。并且，本技术提供的具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器结构紧凑，体积小，成本低，上下两个独立的风道、使热量不在局部累积，并且通过散热片增加空气接触面，加大冷却效果。

8、本技术提供了一种全新的、小体积的具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器，可以在满负荷的情况下直接断开电池组与具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器，在起到具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器与电池组完全隔离的作用的同时，还有带载分断的能力，解决了直流接触器和直流隔离开关没有带载分断能力的问题，同时避免了在直流侧使用断路器和电动操作机构这种比较占空间、大体积的高成本器件。通过增加具有带载分断功能的直流隔离开关器件，可以使储能集成系统无论在有无直流高压开关盒的情况下，直流侧都具备高压直流隔离的作用，并且有远程分断功能。在电池侧发生异常时，特别是出现电池热失控、通讯失联和具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器不受控等紧急情况时，无论储能变流器是否在满负荷或者其他负荷状态的情况下，都可远程快速切断电池组与具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的连接，从而使系统设计更加灵活、成本方案更优、控制更加便利、迅速。

9、另外，本技术提供的上述技术方案中的具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器还可以具有如下附加技术特征：

10、在一些技术方案中，可选地，直流隔离开关器件包括：开关装置，设置于柜体，开关装置与直流熔断器连接；操作手柄，与开关装置连接，用于控制开关装置的开启或关闭；远程分断组件，设置于柜体，用于远程控制，实现直流隔离和直流保护。

11、在该技术方案中，可选地，直流隔离开关器件包括开关装置、操作手柄和远程分断组件。具体地，操作手柄与开关装置连接，用于控制开关装置的开启或关闭，以实现直流隔离和直流保护，远程分断组件可远程快速切断电池组与具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的连接，以实现直流隔离和直流保护。

12、具体地，远程关断功能是对开关装置的脱口分励器施加电压信号，开关装置可脱扣断开，使开关装置与直流熔断器断开连接，开关装置是直流隔离开关器件的本体机械机构部件，通过其闭合和断开来实现电池侧与具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的连接。操作手柄是外部手动操作机构，利用操作手柄可手动闭合和断开开关装置。

13、在实际的应用中，开关装置可以采用断路器和电动操作机构的形式，即开光装置包括断路器和电动操作机构，以实现直流隔离和直流保护。

14、在一些技术方案中，可选地，在具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的高度方向上，第一风道位于第二风道上方，第一风机位于功率模组的上方，第一风机的出风口朝向功率模组；第二风机的进风口朝向功能组件。

15、在该技术方案中，在具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的高度方向上，第一风道位于第二风道的上方，第一风机和第二风机同时运行，可以使气流在第一风道和第二风道内循环流动，形成循环冷却回路。具体地，第一风机位于功率模组的上方，第一风机的出风口朝向功率模组，通过第一风机和液冷板上的散热片，第一风机工作时，可以将冷气流吹到第二风道。第二风机的进风口朝向功能组件，第二风机通过抽风可以将功能组件的热量带走，第一风机和第二风机一个吹风、一个抽风，共同维持具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器内部的空气运行环境温度。

16、在一些技术方案中，可选地，功率模组包括：功率组件，设置于第一风道；电抗器组件，设置于第二风道，电抗器组件位于液冷板和热量辐射板之间；其中，液冷板位于功率组件和电抗器组件之间。

17、在该技术方案中，功率模组包括功率组件和电抗器组件。具体地，功率组件设置于第一风道，电抗器组件设置于第二风道，液冷板位于功率组件和电抗器组件之间，液冷板的一侧与功率组件连接，液冷板的另一侧与电抗器组件连接，液冷板可以对功率组件和电抗器组件进行液体冷却。电抗器组件位于液冷板和热量辐射板之间，热量辐射板能够吸收电抗器组件的热量，并将热量向柜体内的其他空间辐射，进而能够提升对电抗器组件的冷却效果，使电抗器组件可以在适宜的温度环境下运行。

18、在一些技术方案中，可选地，具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器，还包括：直流支撑单元，设置于柜体内，并与功率组件连接，直流支撑单元用于为设备功率变换提供直流侧能量。

19、在该技术方案中，具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器还包括直流支撑单元。具体地，直流支撑单元设置于柜体内，直流支撑单元与功率组件连接，直流支撑单元用于为设备功率变换提供直流侧能量。

20、在一些技术方案中，可选地，直流支撑单元包括：支撑电容，设置于柜体内，支撑电容用于提供直流侧能量；叠层母排，叠层母排用于连接支撑电容和功率组件。直流支撑单元还包括固定结构件，用于固定连接。

21、在该技术方案中，直流支撑单元包括支撑电容和叠层母排。支撑电容设置于柜体内，支撑电容通过底部螺栓与钣金件进行固定安装，支撑电容正极、中点、负极通过叠层母排并联并引出接线端u+、u-、u0，分别与功率组件连接。

22、在一些技术方案中，可选地，直流功率单元还包括：直流接触器，设置于柜体内并与直流熔断器连接；直流电流传感器，与直流熔断器连接，直流电流传感器位于直流熔断器和叠层母排之间。

23、在该技术方案中，直流功率单元包括直流接触器、直流熔断器和直流电流传感器。具体地，直流接触器与柜体连接，直流接触器用于分断直流电流，直流电流分断时，其弧光没有交流电过零时短暂的熄灭，因此直流接触器内部设计了特殊的用于熄灭弧光的装置。直流熔断器与直流接触器连接，直流熔断器用于过流和短路保护，在熔丝过载的情况下可以迅速断开。直流电流传感器与直流熔断器连接，直流电流传感器用于检测直流电流。直流电流传感器位于直流熔断器和叠层母排之间。

24、直流电流传感器固定在直流熔断器与叠层母排中间的铜排上，直流接触器、直流熔断器、直流电流传感器与外部连接的直流插拔接头由铜排连接成统一的整体。直流铜排、直流接触器、直流熔断器以及直流插拔接头组成完整的直流输出回路，各个部件之间通过螺栓进行固定连接。

25、在一些技术方案中，可选地，功能组件包括：交流功率单元，设置于柜体内，与功率模组连接，交流功率单元用于控制交流侧通断和提供交流过流保护。

26、在该技术方案中，功能组件包括交流功率单元。具体地，交流功率单元设置于柜体内，交流功率单元与功率模组连接，交流功率单元用于控制交流侧通断和提供交流过流保护。

27、交流功率单元通过软连接与电抗器组件进行连接，通过软连接与外部连接的交流插拔接头连接。

28、在一些技术方案中，可选地，交流功率单元包括：交流继电器，设置于柜体内；交流熔断器，与交流继电器连接。

29、在该技术方案中，交流功率单元包括交流继电器和交流熔断器。具体地，交流继电器与柜体连接，交流继电器可以控制具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的开关操作，当发生异常情况时，可以迅速切断电路，保护设备不受损害。交流熔断器与交流继电器连接，交流熔断器用于过流和短路保护，当电路中发生短路或过载等故障时，交流熔断器能够迅速断开电路，避免电流继续增大，保护电路中的设备不受损坏。

30、具体而言，交流继电器、交流熔断器与外部连接的交流插拔接头等各个结构模块间通过电路板的板载焊接方式连接成统一的整体。

31、在一些技术方案中，可选地，具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器，还包括：滤波单元，滤波单元包括滤波电容，滤波单元用于滤除谐波；控制单元，用于采集电压、电流和温度信息，结合预设软件算法，实现并网、充放电和并离网功能。

32、在该技术方案中，具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器还包括滤波单元和控制单元。具体地，滤波单元由滤波电容以电路板的板载的形式组成，开关器件工作时会产生谐波，滤波单元用于滤除谐波，使具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器输出的电压、电流波形更加平滑。

33、控制单元作为具有带载分断功能的全液冷模块化储能变流器的核心控制执行机构，用于采样电压、电流、温度等信息，结合相关的软件算法，实现并网、充放电、并离网等功能，并执行数字量的控制与读取，外部通讯等功能。

34、本技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本技术的实践了解到。