一種變流器櫃散熱結構的製作方法
2023-07-25 21:57:16 2
一種變流器櫃散熱結構的製作方法
【專利摘要】一種變流器櫃散熱結構，包括相連的功率櫃和功能櫃及安裝在功率櫃和功能櫃中的冷卻系統，功率櫃包括櫃體A和安裝在櫃體A內的變流器發熱元器件，功能櫃包括櫃體B和安裝在該櫃體B內的變流器配電元件和併網元件，冷卻系統包括蒸發器風機、冷凝器風機、依次連接成封閉迴路的蒸發器、壓縮機、冷凝器，封閉迴路中包括製冷劑，蒸發器風機包括蒸發器風機A和蒸發器風機B，蒸發器風機A驅動功率櫃氣流內循環，蒸發器風機B連通蒸發器通風面與功能柜上部形成功能櫃內氣流內循環。本發明提高了變流器整機冷卻效率和整機防護等級，有效降低變流器散熱結構凝露的發生，實現冷卻系統與變流器主機一體化，結構合理，整機體積更小。
【專利說明】一種變流器櫃散熱結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種與冷卻系統一體化的變流器櫃散熱結構。
【背景技術】
[0002]現有變流器櫃(包括風電變流器櫃、光伏逆變器櫃)的冷卻方式主要有兩種，一種是外界空氣在風機的推動下進入變流器櫃內，形成強制對流冷卻，屬於開放式冷卻系統；另一種是液體在水泵的推動下流經散熱器形成一個閉式循環，達到冷卻大功率裝置的目的，屬於閉式冷卻系統。
[0003]如圖1所示，採用空氣冷卻的開放式冷卻系統的缺陷是，某些大功率裝置(如變頻器)屬於開口系統，必須允許其與外界有物質和能量的交換，這樣，外界的灰塵、沙土難以避免地會隨著空氣一起進入這些大功率裝置內部，會對這些大功率裝置內部結構滿足安規要求造成巨大影響。為避免灰塵進入裝置內部，提升整機防護等級，通常在設備開口處設置迷宮和開孔率較密的防塵棉對進入空氣進行過濾，但是，這種防塵結構會對氣流的流動產生較大阻力，降低氣流流動速度,極大影響散熱效果。
[0004]如圖2所示，採用液體冷卻的閉式冷卻系統，儘管整機的防護等級有明顯提升，但是，由於採用液體冷卻存在液體滲漏風險，使得設備整機可靠性降低；同時，採用液體冷卻，設備結構體型龐大，造價昂貴。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是，提供一種變流器櫃散熱結構，克服現有變流器櫃的冷卻方式不合理、液體冷卻可靠性低、設備結構體型龐大、製造成本高的缺陷。
[0006]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:構造一種變流器櫃散熱結構，包括依次相連的功率櫃、功能櫃一和功能櫃二，該功率櫃包括櫃體A和安裝在該櫃體A內的變流器發熱元器件，該功能櫃一包括櫃體B和安裝在該櫃體B內的變流器配電元件，該功能櫃二包括櫃體C和安裝在該櫃體C中的變流器併網元件；或該功能櫃一包括櫃體B和安裝在該櫃體B內的變流器併網元件，該功能櫃二包括櫃體C和安裝在該櫃體C中的變流器配電元件;
[0007]其特徵在於，所述變流器櫃散熱結構還包括冷卻系統，該冷卻系統包括蒸發器風機、冷凝器風機、通過管路依次連接成封閉迴路的蒸發器、壓縮機、冷凝器，該封閉迴路中包括製冷劑，所述蒸發器風機包括蒸發器風機A和蒸發器風機B ；
[0008]所述櫃體A包括隔板A，該隔板A將該櫃體A密閉隔離為腔室Al和腔室A2，腔室Al位於腔室A2下方；所述蒸發器、蒸發器風機A、變流器發熱元器件安裝在所述腔室Al內；該蒸發器風機A與蒸發器之間設置風腔A，蒸發器風機A推動該腔室Al內的空氣流動；
[0009]所述櫃體B包括隔板B,該隔板B將該櫃體B密閉隔離為腔室BI和腔室B2,腔室BI位於腔室B2下方；所述蒸發器、蒸發器風機B、變流器配電元件或併網元件安裝在所述腔室BI內；所述蒸發器風機B與所述蒸發器風機A相鄰，該蒸發器風機B通過風腔B與該蒸發器相連通，該蒸發器風機B的出風口與所述櫃體C的上部連通；
[0010]所述櫃體C下部與所述櫃體B下部連通；
[0011]所述冷凝器位於所述腔室A2腔壁上和腔室B2腔壁上，該腔室A2與該腔室B2相密閉分隔；該冷凝器風機位於所述腔室A2的頂壁內或頂壁外、位於所述腔室B2頂壁內或頂壁外並由該冷凝器風機驅動形成外循環；
[0012]或所述冷凝器位於所述腔室A2腔壁上和腔室B2腔壁上，該腔室A2與該腔室B2相連通，該冷凝器風機位於所述腔室A2頂壁內或頂壁外和位於所述腔室B2頂壁內或頂壁外並由該冷凝器風機驅動形成外循環，或該冷凝器風機位於所述腔室A2頂壁內或頂壁外或位於所述腔室B2頂壁內或頂壁外並由該冷凝器風機驅動形成外循環；
[0013]所述壓縮機安裝在所述變流器櫃散熱結構的櫃體中或櫃體外。
[0014]在本發明的變流器櫃散熱結構中，所述腔室Al包括風道板，該風道板豎直布置、兩側與櫃體A兩側板內壁連接，該風道板與所述蒸發器、櫃體A前門板、兩側壁板、底板和所述隔板A構成安裝所述變流器發熱元器件的空間；該風道板與櫃體A後壁板相間隔並與櫃體A後壁板、兩側壁板、頂板和底板構成風道，該風道下端包括連通安裝所述變流器發熱元器件空間的下部通風口 ；該安裝所述變流器發熱元器件空間經所述蒸發器與該風道上部連通。
[0015]在本發明的變流器櫃散熱結構中，所述蒸發器與所述風道板密閉連接並位於安裝所述變流器發熱元器件內，所述蒸發器風機A設置在所述風道內。
[0016]在本發明的變流器櫃散熱結構中，該蒸發器風機A為離心風機，該蒸發器風機A出風口向下；或所述蒸發器風機A為軸流風機，該蒸發器風機A位於所述風道下部，其出風口或進風口為所述風道下端的下部通風口。
[0017]在本發明的變流器櫃散熱結構中，包括蒸發器託盤，該蒸發器託盤連接在所述櫃體A的腔室Al內的安裝結構上和櫃體B的腔室BI內的安裝結構上，所述蒸發器底部安裝在該蒸發器託盤中，該蒸發器託盤包括通向所述櫃體A、櫃體B外的排水口。
[0018]在本發明的變流器櫃散熱結構中，包括冷凝器託盤，該冷凝器託盤連接在所述櫃體A的腔室A2內的安裝結構上和櫃體B的腔室B2內的安裝結構上，所述冷凝器豎直布置，該冷凝器底部安裝在該冷凝器託盤中，該冷凝器託盤包括通向所述櫃體A、櫃體B外一側或兩側的排水口。
[0019]在本發明的變流器櫃散熱結構中，所述蒸發器數量為一個，該蒸發器位於所述腔室Al內和腔室BI內。
[0020]在本發明的變流器櫃散熱結構中，所述蒸發器數量為兩個，分別位於所述腔室Al內和腔室BI內。
[0021]在本發明的變流器櫃散熱結構中，所述冷凝器數量為一個，該冷凝器位於所述腔室A2上和腔室B2上。
[0022]在本發明的變流器櫃散熱結構中，所述冷凝器數量為兩個，分別位於所述腔室A2上和腔室B2上。
[0023]實施本發明的變流器櫃散熱結構，與現有技術比較，其有益效果是:
[0024]1.由於採用冷卻系統對封閉氣流進行冷卻，不但提高了變流器櫃散熱結構對發熱功率器件及配電、併網元件的冷卻效率，同時也提高了變流器櫃散熱結構的整機防護等級，提高了變流器櫃散熱結構的運行安全性；
[0025]2.通過對冷卻系統的控制，可以控制冷卻循環氣流的入口溫度恆定在25度左右，有效降低變流器櫃散熱結構系統凝露風險的發生；
[0026]3.將冷卻系統與變流器主機系統一體化，整機結構更加合理，體積更小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是現有大功率裝置採用開放式冷卻系統的原理圖。
[0028]圖2是現有大功率裝置採用閉式冷卻系統的原理圖。
[0029]圖3是本發明變流器櫃散熱結構實施例中功率櫃的散熱工作原理圖。
[0030]圖4是本發明變流器櫃散熱結構實施例的正面結構示意圖。
[0031]圖5是本發明變流器櫃散熱結構實施例的功率櫃剖面結構示意圖。
[0032]圖6是本發明變流器櫃散熱結構實施例的配電櫃剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0034]如圖3至圖6所示，本發明的變流器櫃散熱結構包括依次相連的功率櫃300、配電櫃200和併網櫃100，功率櫃300包括櫃體I和安裝在該櫃體I內的變流器發熱元器件，配電櫃200包括櫃體B和安裝在該櫃體B內的變流器配電元件，併網櫃100包括櫃體C和安裝在該櫃體C中的變流器併網元件。
[0035]本發明所稱變流器發熱元器件是指變流器工作時能夠發熱的變流器元器件，包括但不限於電抗器、電阻、功率單元、電容、接觸器、斷路器、繼電器、變壓器、霍爾傳感器、電流互感器和電壓互感器、UPS (不間斷電源)、加熱器、銅排；變流器配電元件包括但不限於接觸器、斷路器、繼電器、變壓器；變流器併網元件是包括但不限於斷路器、接觸器、UPS (不間斷電源)、加熱器。
[0036]本發明的變流器櫃散熱結構還包括冷卻系統，該冷卻系統包括蒸發器風機、冷凝器風機13、通過管路依次連接成封閉迴路的蒸發器2、壓縮機15、冷凝器11，該管路包括膨脹閥等管路組件，封閉迴路中填充製冷劑，實現製冷，蒸發器風機包括蒸發器風機4和蒸發器風機4-1。
[0037]櫃體I包括隔板14，該隔板14將該櫃體I密閉隔離為腔室Al和腔室A2，腔室Al位於腔室A2下方。其中，腔室Al包括風道板6，該風道板6豎直布置、兩側與櫃體I兩側板內壁連接，風道板6與蒸發器2密閉連接(可以是蒸發器2的端面與風道板6的開孔密閉連接，也可以是蒸發器2的外周與風道板6上的開孔密閉連接或蒸發器2通過一結構件與風道板6的開孔密閉連接)，該風道板6與蒸發器2、櫃體I的前門板(從左至右的方向)、兩側壁板、底板和隔板14構成安裝變流器發熱元器件的空間。該風道板6與櫃體I後壁板相間隔並與櫃體I的後壁板、兩側壁板、頂板和底板構成風道5，該風道5下端設置連通安裝變流器發熱元器件空間的下部通風口。該安裝變流器發熱元器件空間經蒸發器2與該風道5上部連通。在本實施例中，蒸發器風機4採用離心風機，該蒸發器風機4位於風道5內並與蒸發器2相鄰，蒸發器風機4通過風腔3與蒸發器2相連通，蒸發器風機4出風口向下。在其他實施例中，蒸發器風機4可採用軸流風機，將蒸發器風機4設置在風道5的下部，蒸發器風機4的出風口或進風口為風道5下端的下部通風口(此時風道5成為蒸發器2與蒸發器風機4之間的風腔)，也能夠實現本發明目的。
[0038]上述「安裝變流器發熱元器件的空間」包括:櫃體I安裝變流器發熱元器件的物理空間和該物理空間至蒸發器2進風面的導風風腔空間。
[0039]上述「風道」是指:連通「安裝變流器發熱元器件的空間」的下部通風口至蒸發器2後側出風口的導風風腔空間。蒸發器2的後側風口可以是蒸發器2自身的風口(當風機一4安裝在風道下部通風口時)，也可以是風機一 4的風口(當風機一 4經風腔一 3連接蒸發器2時)。
[0040]在本實施例中，蒸發器2豎直布置(即冷凝器的進風面豎直布置)，在蒸發器2與功率單元9之間包括風腔10。在其他實施例中，根據需要，可以將蒸發器水平布置(即冷凝器的進風面水平布置)，也能夠實現本發明目的。
[0041]在本實施例中，變流器發熱元器件包括由下而上安裝在櫃體I結構上的電抗器7、chopper電阻8和功率單元9，其中功率單元9由多個功率模塊豎直並列安裝在櫃體I中。在其他實施例中，根據變流器的設計需要，變流器發熱元器件可以包括由下而上安裝在櫃體I結構上的電抗器7和功率單元8，或變流器發熱元器件只包括功率單元8，也可以採用其他變流器發熱元器件的組合和布置順序。
[0042]櫃體B包括隔板14-1,該隔板B將該櫃體B密閉隔離為腔室BI和腔室B2,腔室BI位於腔室B2下方；蒸發器2豎直布置，隔板14-1與蒸發器2、櫃體B的前門板、兩側壁板、後壁板、底板和頂板構成安裝變流器配電元件的空間。蒸發器風機4-1位於蒸發器2的後部，蒸發器風機4-1的進風口(或出風口)與該蒸發器2之間設置風腔3-1，該蒸發器風機4-1採用離心風機，該蒸發器風機4-1的出風口(或進風口)與櫃體C的上部連通。在其他實施例中，蒸發器風機4可採用軸流風機。
[0043]櫃體C下部與櫃體B下部連通，使櫃體B與櫃體C的風流構成內循環。
[0044]在其他實施例中，可以按照功率櫃300、併網櫃100和配電櫃200依次相連的順序布置變流器結構。此時，併網櫃100的櫃體採用櫃體B的結構(此時櫃體B安裝變流器併網元件)，配電櫃200的櫃體採用櫃體C的結構(此時櫃體C安裝變流器配電元件)。
[0045]在本實施例中，採用一個蒸發器。在其他實施例中，根據需要可以採用兩個獨立的蒸發器，分別位於腔室Al內和腔室BI內。
[0046]冷凝器2設置在腔室A2腔壁上和腔室B2腔壁上，腔室A2與腔室B2可以相互相密閉分隔、也可以相互連通，在相互連通的情形下，隔板14和隔板14-1可設置為連接在一起的一個隔板，也可為不連接在一起的兩個隔板。冷凝器風機13位於腔室A2的頂壁內或頂壁外、冷凝器風機13-1位於腔室B2的頂壁內或頂壁外並由該冷凝器風機13、13-1驅動形成外循環。
[0047]在本實施例中，採用一個冷凝器。在其他實施例中，根據需要，可以採用兩個獨立的冷凝器，分別位於腔室A2上和腔室B2上。
[0048]在其他實施例中，冷凝器2設置在腔室A2腔壁上和腔室B2腔壁上，腔室A2與腔室B2相連通，冷凝器風機13位於腔室A2頂壁內或頂壁外、冷凝器風機13-1位於腔室B2頂壁內或頂壁外，並由該冷凝器風機13、13-1驅動形成外循環。也可採用將一個冷凝器風機設置在腔室A2頂壁內或頂壁外或設置在腔室B2頂壁內或頂壁外並由該冷凝器風機驅動形成外循環，也能夠實現本發明目的。
[0049]壓縮機15可以設置變流器櫃散熱結構的櫃體中或櫃體外，均能夠實現本發明目的。
[0050]為了避免蒸發器2的冷凝水漏入櫃體內，設置蒸發器託盤(圖中未示出)，將蒸發器託盤連接在櫃體I的腔室Al內的安裝結構上和櫃體B的腔室BI內的安裝結構上，蒸發器2的底部安裝在蒸發器託盤中，蒸發器託盤設置通向櫃體1、櫃體B之外的排水口。在其他實施例中，不設置蒸發器託盤，不影響本發明基本發明目的的實現。
[0051]為了避免冷凝器11的冷凝水漏入櫃體內，設置冷凝器託盤(圖中未示出)，將冷凝器託盤連接在櫃體I的腔室A2內的安裝結構上和櫃體B的腔室B2內的安裝結構上，冷凝器11豎直布置，該冷凝器11的底部安裝在該冷凝器託盤中，該冷凝器託盤包括通向櫃體1、櫃體B之外一側或兩側的排水口。在其他實施例中，不設置冷凝器託盤，不影響本發明基本發明目的的實現。
[0052]在其他實施例中，可以不設置風道板6和風道5，將變流器發熱元器件、蒸發器、蒸發器風機安裝在功率櫃300櫃體I的腔室Al內，將變流器發熱元器件設置在腔室Al的下部，將蒸發器設置在變流器發熱元器件的上部，蒸發器風機4與蒸發器2之間設置風腔3，蒸發器風機4推動該腔室Al內的空氣流動，也能夠實現本發明目的。
【權利要求】
1.一種變流器櫃散熱結構，包括依次相連的功率櫃、功能櫃一和功能櫃二，該功率櫃包括櫃體A和安裝在該櫃體A內的變流器發熱元器件，該功能櫃一包括櫃體B和安裝在該櫃體B內的變流器配電元件，該功能櫃二包括櫃體C和安裝在該櫃體C中的變流器併網元件；或該功能櫃一包括櫃體B和安裝在該櫃體B內的變流器併網元件,該功能櫃二包括櫃體C和安裝在該櫃體C中的變流器配電元件； 其特徵在於，所述變流器櫃散熱結構還包括冷卻系統，該冷卻系統包括蒸發器風機、冷凝器風機、通過管路依次連接成封閉迴路的蒸發器、壓縮機、冷凝器，該封閉迴路中包括製冷劑，所述蒸發器風機包括蒸發器風機A和蒸發器風機B ； 所述櫃體A包括隔板A，該隔板A將該櫃體A密閉隔離為腔室Al和腔室A2，腔室Al位於腔室A2下方；所述蒸發器、蒸發器風機A、變流器發熱元器件安裝在所述腔室Al內；該蒸發器風機A與蒸發器之間設置風腔A，蒸發器風機A推動該腔室Al內的空氣流動； 所述櫃體B包括隔板B，該隔板B將該櫃體B密閉隔離為腔室BI和腔室B2，腔室BI位於腔室B2下方；所述蒸發器、蒸發器風機B、變流器配電元件或併網元件安裝在所述腔室BI內；所述蒸發器風機B與所述蒸發器風機A相鄰，該蒸發器風機B通過風腔B與該蒸發器相連通，該蒸發器風機B的出風口與所述櫃體C的上部連通； 所述櫃體C下部與所述櫃體B下部連通； 所述冷凝器位於所述腔室A2腔壁上和腔室B2腔壁上，該腔室A2與該腔室B2相密閉分隔；該冷凝器風機位於所述腔室A2的頂壁內或頂壁外、位於所述腔室B2頂壁內或頂壁外並由該冷凝器風機驅動形成外循環； 或所述冷凝器位於所述腔室A2腔壁上和腔室B2腔壁上，該腔室A2與該腔室B2相連通，該冷凝器風機位於所述腔室A2頂壁內或頂壁外和位於所述腔室B2頂壁內或頂壁外並由該冷凝器風機驅動形成外循環，或該冷凝器風機位於所述腔室A2頂壁內或頂壁外或位於所述腔室B2頂壁內或頂壁外並由該冷凝器風機驅動形成外循環； 所述壓縮機安裝在所述變流器櫃散熱結構的櫃體中或櫃體外。
2.如權利要求1所述的變流器櫃散熱結構，其特徵在於，所述腔室Al包括風道板，該風道板豎直布置、兩側與櫃體A兩側板內壁連接，該風道板與所述蒸發器、櫃體A前門板、兩側壁板、底板和所述隔板A構成安裝所述變流器發熱元器件的空間；該風道板與櫃體A後壁板相間隔並與櫃體A後壁板、兩側壁板、頂板和底板構成風道，該風道下端包括連通安裝所述變流器發熱元器件空間的下部通風口 ；該安裝所述變流器發熱元器件空間經所述蒸發器與該風道上部連通。
3.如權利要求2所述的變流器櫃散熱結構，其特徵在於，所述蒸發器與所述風道板密閉連接並位於安裝所述變流器發熱元器件內，所述蒸發器風機A設置在所述風道內。
4.如權利要求3所述的變流器櫃散熱結構，其特徵在於，該蒸發器風機A為離心風機，該蒸發器風機A出風口向下；或所述蒸發器風機A為軸流風機，該蒸發器風機A位於所述風道下部，其出風口或進風口為所述風道下端的下部通風口。
5.如權利要求4所述的變流器櫃散熱結構，其特徵在於，包括蒸發器託盤，該蒸發器託盤連接在所述櫃體A的腔室Al內的安裝結構上和櫃體B的腔室BI內的安裝結構上，所述蒸發器底部安裝在該蒸發器託盤中，該蒸發器託盤包括通向所述櫃體A、櫃體B外的排水口。
6.如權利要求1所述的變流器櫃散熱結構，其特徵在於，包括冷凝器託盤，該冷凝器託盤連接在所述櫃體A的腔室A2內的安裝結構上和櫃體B的腔室B2內的安裝結構上，所述冷凝器豎直布置，該冷凝器底部安裝在該冷凝器託盤中，該冷凝器託盤包括通向所述櫃體A、櫃體B外一側或兩側的排水口。
7.如權利要求1至6之一所述的變流器櫃散熱結構，其特徵在於，所述蒸發器數量為一個，該蒸發器位於所述腔室Al內和腔室BI內。
8.如權利要求1至6之一所述的變流器櫃散熱結構，其特徵在於，所述蒸發器數量為兩個，分別位於所述腔室Al內和腔室BI內。
9.如權利要求1至6之一所述的變流器櫃散熱結構，其特徵在於，所述冷凝器數量為一個，該冷凝器位於所述腔室A2上和腔室B2上。
10.如權利要求1至6之一所述的變流器櫃散熱結構，其特徵在於，所述冷凝器數量為兩個，分別位於所述腔室 A2上和腔室B2上。
【文檔編號】H05K7/20GK103501105SQ201310450252
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】周澤平, 盛小軍, 周黨生, 黃載堯, 楊林豐 申請人:深圳市禾望電氣有限公司