兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃的製作方法
2023-05-29 04:22:46 2
專利名稱：兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃的製作方法
技術領域：
本發明涉及風電變流器領域，尤其是涉及一種兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃。
背景技術：
風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。我國風能資源豐富，近幾年來國家政策大力扶持風電產業，國內在兆瓦級風電變流器的研發上也取得了較大進展。
作為風電變流器中核心單元的整流逆變單元，其結構分布、體積大小對整個變流器裝置的體積結構有很大影響。目前，現有的整流逆變部分多以單相為單元，製成獨立的可拆卸結構，雖然拆裝方便，但導致整個整流逆變部分體積增大，進而影響整個風電變流器的體積及結構，使得整個風電變流器布局鬆散且體積大。發明內容
本發明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種結構緊湊且體積小的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃。
根據本發明實施例的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃，包括櫃體，所述櫃體的上端設有第一和第二出風口，所述櫃體的下部設有鄰近所述櫃體下端第一和第二進風口 ；整流單元，所述整流單元設在所述櫃體內且包括第一底板、第一 IGBT模塊和第一電容矩陣，所述第一 IGBT模塊和第一電容矩陣設在所述第一底板的第一表面上，所述第一底板與所述櫃體的前板、後板和第一側板圍成第一風道，所述第一風道分別與所述第一進風口和所述第一出風口連通；和
逆變單元，所述逆變單元設在所述櫃體內且包括第二底板、第二 IGBT模塊和第二電容矩陣，所述第二 IGBT模塊和第二電容矩陣設在所述第二底板的第一表面上，所述第二底板與所述櫃體的前板、後板和第二側板圍成第二風道，所述第二風道分別與所述第二進風口和所述第二出風口連通，其中所述第一底板的第二表面與所述第二底板的第二表面相對且間隔開以形成沿上下方向延伸的底板間隙；
第一和第二離心風扇，所述第一離心風扇設在所述第一風道的下部用於將冷風在所述第一風道內從所述第一進風口朝向所述第一出風口吹送，所述第二離心風扇設在所述第二風道的下部用於將冷風在所述第二風道內從所述第二進風口朝向所述第二出風口吹送；和
第一和第二水冷管路，所述第一和第二水冷管路設在所述底板間隙內，所述第一冷卻管路用於冷卻所述第一 IGBT模塊且所述第二冷卻管路用於冷卻所述第二 IGBT模塊。
根據本發明實施例的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃，通過將第一 IGBT模塊和第一電容矩陣安裝在第一底板上，將第二 IGBT模塊和第二電容矩陣安裝在第二底板上，且將第一底板的第二表面與第二底板的第二表面相對且間隔開形成有底板間隙，在底板間隙中安裝有第一水冷管路和第二水冷管路以分別冷卻第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊，利用第一底板和第二底板與櫃體的後板、前板和側板圍成的空間分別形成有第一風道和第二風道以分別冷卻第一電容矩陣和第二電容矩陣，使得整流逆變單元櫃的結構緊湊， 體積小，且兩種散熱方式結合，顯著提高了整流逆變單元櫃的散熱效果。
另外，根據本發明上述實施例的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃還可以具有如下附加的技術特徵
根據本發明的一個實施例，所述第一 IGBT模塊內設有第一冷卻板，所述第二 IGBT 模塊內設有第二冷卻板，所述第一水冷管路穿過所述第一底板與所述第一冷卻板相連且所述第二水冷管路穿過所述第二底板與所述第二冷卻板相連，避免對第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的損壞。
在本發明的一個實施例中，所述櫃體的上端設有支承風道，所述支承風道具有底部入口和頂部出口，所述支承風道的底部入口與所述第一和第二出風口連通，熱風經第一風道和第二風道匯聚在支承風道中然後向櫃體外排出，防止熱風回流到第一風道和第二風道內。
進一步地，所述支承風道內設有軸流風扇，用於將從所述第一風道和第二風道排出的風從所述頂部出口排出，有效的防止了熱風回流到第一風道和第二風道內。
根據本發明的一個實施例，所述第一底板的第二表面上設有第一絕緣墊板，所述第一電容矩陣內的第一電容穿過所述第一底板固定在所述第一絕緣墊板上，所述第二底板的第二表面上設有第二絕緣墊板，所述第二電容矩陣內的第二電容穿過所述第二底板固定在所述第二絕緣墊板上，實現了第一電容矩陣與第一底板和第二電容矩陣與第二底板之間的電氣絕緣。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中
圖1是根據本發明實施例的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃的外形後視圖2是圖1所示的整流逆變單元櫃的外形左視圖3是圖1所示的整流逆變單元櫃內部的示意圖；和
圖4是圖3所示的整流逆變單元櫃內部的左視圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、 「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作， 因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、 「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，並且目的不在於限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。此外，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用於性和/或其他材料的使用。
另外，以下描述的第一特徵在第二特徵之「上」的結構可以包括第一和第二特徵形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。
下面參考圖1-圖4描述根據本發明實施例的一種兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃100。
根據本發明實施例的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃100，包括櫃體1、整流單元2、逆變單元4、第一離心風扇7、第二離心風扇8、第一水冷管路(圖未示出)和第二水冷管路(圖未示出)，其中，櫃體1的上端設有第一出風口 13和第二出風口 14，櫃體1的下部設有鄰近櫃體1下端第一進風口 15和第二進風口 16。
整流單元2設在櫃體1內且包括第一底板20、第一 IGBT模塊21和第一電容矩陣 22，第一 IGBT模塊21和第一電容矩陣22設在第一底板20的第一表面(如圖3所示的左表面)上，第一底板20與櫃體1的前板(圖未示出)、後板30和第一側板31圍成第一風道3，第一風道3分別與第一進風口 15和第一出風口 13連通，即整流單元2位於第一風道 3內，且在本發明的一個示例中，第一 IGBT模塊21為從上到下排列的三相IGBT模塊。
逆變單元4設在櫃體1內且包括第二底板40、第二 IGBT模塊41和第二電容矩陣 42，第二 IGBT模塊41和第二電容矩陣42設在第二底板40的第一表面(如圖3所示的右表面)上，第二底板20與櫃體1的前板(圖未示出)、後板30和第二側板(圖未示出)圍成第二風道5，第二風道5分別與第二進風口 16和第二出風口 14連通，即逆變單元4位於第二風道5內，在本發明的一個示例中，第二 IGBT模塊41為從上到下排列的三相IGBT模塊，其中第一底板20的第二表面(如圖3所示的右表面)與第二底板40的第二表面(如圖3所示的左表面)相對且間隔開以形成沿上下方向延伸的底板間隙6。
第一離心風扇7設在第一風道3的下部用於將冷風在第一風道3內從第一進風口 15朝向第一出風口 13吹送，第二離心風扇8設在第二風道5的下部用於將冷風在第二風道5內從第二進風口 16朝向第二出風口 14吹送。
第一水冷管路和第二水冷管路設在底板間隙6內，第一冷卻管路用於冷卻第一 IGBT模塊21且第二冷卻管路用於冷卻第二 IGBT模塊41。
根據本發明實施例的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃100，通過將第一 IGBT 模塊21和第一電容矩陣22安裝在第一底板20上，將第二 IGBT模塊41和第二電容矩陣42 安裝在第二底板40上，且將第一底板20的第二表面與第二底板40的第二表面相對且間隔開形成有底板間隙6，在底板間隙6中安裝有第一水冷管路和第二水冷管路以分別冷卻第一 IGBT模塊21和第二 IGBT模塊41，利用第一底板20和第二底板40與櫃體1的後板30、 前板和側板圍成的空間分別形成有第一風道3和第二風道5以分別冷卻第一電容矩陣22 和第二電容矩陣42，使得整流逆變單元櫃100的結構緊湊，體積小，且兩種散熱方式結合， 顯著提高了整流逆變單元櫃100的散熱效果。
在本發明的一個實施例中，如圖3所示，第一 IGBT模塊21內設有第一冷卻板24， 第二 IGBT模塊41內設有第二冷卻板44，第一水冷管路穿過第一底板20與第一冷卻板M 相連且第二水冷管路穿過第二底板40與第二冷卻板44相連，避免對第一 IGBT模塊21和第二 IGBT模塊41的損壞。
如圖1-圖4所示，根據本發明的一個實施例，櫃體1的上端設有支承風道9，支承風道9具有底部入口 91和頂部出口 92，支承風道9的底部入口 91與第一出風口 13和第二出風口 14連通，熱風經第一風道3和第二風道5匯聚在支承風道9中然後向櫃體1外排出，防止熱風回流到第一風道3和第二風道5內。
進一步地，支承風道9內設有軸流風扇90，用於將從第一風道3和第二風道5排出的風從頂部出口 92排出，有效的防止了熱風回流到第一風道3和第二風道5內。
在本發明的一個實施例中，如圖3所示，第一底板20的第二表面上設有第一絕緣墊板23，第一電容矩陣22內的第一電容(圖未示出)穿過第一底板20固定在第一絕緣墊板23上，第二底板40的第二表面上設有第二絕緣墊板43，第二電容矩陣42內的第二電容 (圖未示出)穿過第二底板40固定在第二絕緣墊板43上，實現了第一電容矩陣22與第一底板20和第二電容矩陣42與第二底板40之間的電氣絕緣。
可選地，櫃體1由絕緣材料製成，以減小與整流單元2和逆流單元4之間的間距， 擴大內部空間，提高散熱效果。
下面參考圖1-圖4描述根據本發明實施例的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃100的組裝及散熱過程。
先將第一 IGBT模塊21和第一電容矩陣22安裝在第一底板20的第一表面上，將第二 IGBT模塊41和第二電容矩陣42安裝在第二底板40的第一表面上。且第一電容矩陣 22內的第一電容穿過第一底板20固定在第一絕緣墊板23上，第二電容矩陣42內的第二電容穿過第二底板40固定在第二絕緣墊板43上。
然後將第一水冷管路穿過第一底板20與第一 IGBT模塊21內的第一冷卻板M相連，第一水冷管路冷卻第一 IGBT模塊21，第二水冷管路穿過第二底板40與第二 IGBT模塊 41內的第二冷卻板44相連，第二水冷管路冷卻第二 IGBT模塊41。
將整流單元2和逆變單元4設置在櫃體1內，且將第一底板20的第二表面和第二底板40的第二表面相對且沿左右間隔開放置以形成沿上下方向延伸的底板間隙6，第一水冷管路和第二水冷管路位於底板間隙6內。
此時，第一底板20與櫃體1的前板、後板30和第一側板31形成有第一風道3，即整流單元2位於第一風道3內，第二底板40與櫃體1的前板、後板30和第二側板形成有第二風道5，即逆變單元4位於第二風道5內。
當兆瓦級風電變流器的整流逆變單元100運行時，如圖3中箭頭所示，第一離心風扇7轉動將冷風從第一進風口 15吹入第一風道3內，然後冷風經第一電容矩陣22將熱量帶走後變成熱風從第一出風口 13吹出，同時第二離心風扇8轉動將冷風從第二進風口 16 吹入第二風道5內，冷風經第二電容矩陣42將熱量帶走變成熱風從第二出風口 14吹出，熱風匯聚在支承風道9內，最後由安裝在支承風道9上方的軸流風扇90帶到櫃體1外部，最終實現對第一電容矩陣22和第二電容矩陣42的強迫風冷。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃，其特徵在於，包括櫃體，所述櫃體的上端設有第一和第二出風口，所述櫃體的下部設有鄰近所述櫃體下端第一和第二進風口；整流單元，所述整流單元設在所述櫃體內且包括第一底板、第一 IGBT模塊和第一電容矩陣，所述第一 IGBT模塊和第一電容矩陣設在所述第一底板的第一表面上，所述第一底板與所述櫃體的前板、後板和第一側板圍成第一風道，所述第一風道分別與所述第一進風口和所述第一出風口連通；和逆變單元，所述逆變單元設在所述櫃體內且包括第二底板、第二 IGBT模塊和第二電容矩陣，所述第二 IGBT模塊和第二電容矩陣設在所述第二底板的第一表面上，所述第二底板與所述櫃體的前板、後板和第二側板圍成第二風道，所述第二風道分別與所述第二進風口和所述第二出風口連通，其中所述第一底板的第二表面與所述第二底板的第二表面相對且間隔開以形成沿上下方向延伸的底板間隙；第一和第二離心風扇，所述第一離心風扇設在所述第一風道的下部用於將冷風在所述第一風道內從所述第一進風口朝向所述第一出風口吹送，所述第二離心風扇設在所述第二風道的下部用於將冷風在所述第二風道內從所述第二進風口朝向所述第二出風口吹送；和第一和第二水冷管路，所述第一和第二水冷管路設在所述底板間隙內，所述第一冷卻管路用於冷卻所述第一 IGBT模塊且所述第二冷卻管路用於冷卻所述第二 IGBT模塊。
2.根據權利要求1所述的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃，其特徵在於，所述第一 IGBT模塊內設有第一冷卻板，所述第二 IGBT模塊內設有第二冷卻板，所述第一水冷管路穿過所述第一底板與所述第一冷卻板相連且所述第二水冷管路穿過所述第二底板與所述第二冷卻板相連。
3.根據權利要求1或2所述的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃，其特徵在於，所述櫃體的上端設有支承風道，所述支承風道具有底部入口和頂部出口，所述支承風道的底部入口與所述第一和第二出風口連通。
4.根據權利要求1-3任一項所述的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃，其特徵在於，所述支承風道內設有軸流風扇，用於將從所述第一風道和第二風道排出的風從所述頂部出口排出。
5.根據權利要求1所述的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃，其特徵在於，所述第一底板的第二表面上設有第一絕緣墊板，所述第一電容矩陣內的第一電容穿過所述第一底板固定在所述第一絕緣墊板上，所述第二底板的第二表面上設有第二絕緣墊板，所述第二電容矩陣內的第二電容穿過所述第二底板固定在所述第二絕緣墊板上。
全文摘要
本發明公開了一種兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃，包括櫃體、整流單元、逆變單元、第一和第二離心風扇和第一和第二水冷管路，整流單元中第一IGBT模塊和第一電容矩陣設在第一底板的第一表面上，第一底板與櫃體的前後板和第一側板圍成第一風道；逆變單元中第二IGBT模塊和第二電容矩陣設在第二底板的第一表面上，第二底板與櫃體的前後板和第二側板圍成第二風道，第一底板的第二表面與第二底板的第二表面相對且間隔開以形成底板間隙；第一和第二水冷管路設在底板間隙內，第一和第二冷卻管路分別用於冷卻第一IGBT模塊和第二IGBT模塊。根據本發明實施例的兆瓦級風電變流器的整流逆變單元櫃，結構緊湊、體積小且散熱效果好。
文檔編號H05K7/20GK102510226SQ20111038580
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者方海濱, 李元月, 李振平, 杜明凱, 王東, 高中亞 申請人:北京動力機械研究所