一種變流器功率柜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變流器功率柜，尤其是變流器領(lǐng)域的功率柜散熱系統(tǒng)的設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)能的快速發(fā)展，要求風(fēng)電變流器的體積更小、功率密度更高，這就需要在單位體積下帶走更多的損耗，從而需要設(shè)計更高效的散熱系統(tǒng)。因此，大功率散熱系統(tǒng)設(shè)計成為風(fēng)電變流器產(chǎn)品的一個關(guān)鍵問題。
[0003]風(fēng)電變流器采用風(fēng)冷散熱方式，有吹風(fēng)和吸風(fēng)兩種方式，吹風(fēng)方式直接對發(fā)熱器件進(jìn)行散熱，風(fēng)道設(shè)計簡單、成本相對較低，而吸風(fēng)方式散熱均勻，通常需要離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)成本相對高，但風(fēng)機(jī)數(shù)量要求小。吹風(fēng)和吸風(fēng)方式都是把IGBT散熱器熱量和電抗器通過冷卻風(fēng)帶走，有時為了降低器件溫度，通常還需要把IGBT及其驅(qū)動板和電容等器件也位于冷卻風(fēng)道中，雖然解決了降低了器件溫升，但是存在以下缺陷:
第一、散熱器采用吹風(fēng)方式進(jìn)行散熱，風(fēng)速不均勻?qū)е律嵝实?，同時多個功率模塊都需要配置風(fēng)機(jī)，因此需要風(fēng)機(jī)數(shù)量增加，成本增加，且風(fēng)機(jī)體積大，導(dǎo)致功率密度降低；第二、IGBT散熱器采用吸風(fēng)方式進(jìn)行散熱，需要風(fēng)機(jī)風(fēng)量大和體積大，導(dǎo)致不能放置在功率柜體內(nèi)，只能外置在柜體外面，增加功率柜外圍體積，帶來安裝不變；
第三、電抗器線包間冷卻風(fēng)速低，散熱效率低；有的在電抗器下方進(jìn)行開孔，以提高電抗器內(nèi)部線包的散熱風(fēng)速，但是開孔后降低了電抗器的防護(hù)等級，容易因為飛塵和顆粒物堵塞進(jìn)風(fēng)口，導(dǎo)致通風(fēng)效率下降，溫升過高等問題；
第四、IP防護(hù)低，容易導(dǎo)致沙塵進(jìn)入功率柜腔體，惡化IGBT和電容器件環(huán)境條件，導(dǎo)致出現(xiàn)局部放電而失效。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)電變流器功率柜的散熱系統(tǒng)，針對目前風(fēng)冷功率柜散熱方式解決上述風(fēng)冷散熱方式的不足，提高風(fēng)電變流器設(shè)備的功率密度和可靠性。
[0005]本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):一種變流器功率柜，所述的功率柜分為上下兩個獨(dú)立的散熱風(fēng)道，分別為功率模塊散熱風(fēng)道和電抗器散熱風(fēng)道，所述的功率模塊散熱風(fēng)道由第一擋風(fēng)板和柜體合圍而成，所述的電抗器散熱風(fēng)道由第二擋風(fēng)板和柜體合圍而成，兩個風(fēng)道相互隔離。
[0006]所述的電抗器散熱風(fēng)道內(nèi)設(shè)有風(fēng)冷電抗器和風(fēng)機(jī)，且風(fēng)冷電抗器位于第二風(fēng)機(jī)的下方，第三通風(fēng)窗位于所述電抗器風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口的位置。
[0007]所述的功率模塊散熱風(fēng)道內(nèi)有IGBT模塊、直流母線電容、第一風(fēng)機(jī)、散熱器，所述的功率柜前方設(shè)有第一通風(fēng)窗，所述的風(fēng)冷散熱器靠近第一通風(fēng)窗(4)，所述的第一擋風(fēng)板位于風(fēng)冷散熱器后面，第一擋風(fēng)板與風(fēng)冷散熱器和第一風(fēng)機(jī)合圍成功率模塊散熱風(fēng)道。
[0008]所述的第一風(fēng)機(jī)位于所述第一擋風(fēng)板的上方。
[0009]所述的功率柜還包括第二通風(fēng)窗，所述的第二通風(fēng)窗位于出風(fēng)口位置。
[0010]所述的電抗器包括鐵芯和繞包，所述的鐵芯與線包用絕緣撐條隔離出縫隙。
[0011]所述的第二風(fēng)機(jī)位于電抗器的上方。
[0012]第三通風(fēng)窗位于所述功率柜的正下方，第四通風(fēng)窗位于功率柜的后下方位置。
[0013]所述的直流母線電容位于IGBT模塊上方，其通過直流母線銅排和絕緣膜與IGBT模塊連接；所述直流母線電容與風(fēng)冷散熱器安裝在絕緣板上。
[0014]IGBT驅(qū)動板位于IGBT模塊的正上方，采用螺栓形式固定在IGBT模塊上；交流輸出銅排連接到兩并聯(lián)IGBT模塊的交流輸出端。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):所述第一風(fēng)機(jī)采用吸風(fēng)方式對IGBT功率模組散熱器進(jìn)行散熱，散熱器散熱均勻，有利于降低關(guān)鍵器件溫升，提高器件可靠性，所述功率模塊散熱風(fēng)道短、風(fēng)機(jī)壓損小，散熱效率高、IP防護(hù)好；第二擋風(fēng)板把風(fēng)冷電抗器合圍成內(nèi)部循環(huán)風(fēng)道，使風(fēng)充分流過電抗器線包，有利于降低電抗器器件溫升，減小電抗器體積，降低器件成本。本發(fā)明所述散熱系統(tǒng)風(fēng)道短、散熱效率高、可靠性高。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的工作原理圖；
圖2是本發(fā)明的左視圖；
圖3、圖4是本發(fā)明的立體圖；
圖5是本發(fā)明一種典型風(fēng)電變流器功率柜功率模組視圖。
[0017]圖中，I是IGBT模塊，2是直流母線電容，3是IGBT模塊驅(qū)動板，4是第一通風(fēng)窗，5是風(fēng)冷散熱器，6是第一風(fēng)機(jī)，7是第二通風(fēng)窗，8是風(fēng)冷電抗器，9是第二擋風(fēng)板，10是第一擋風(fēng)板，11是第二風(fēng)機(jī)，12是第三通風(fēng)窗，13是第四通風(fēng)口，14是柜體，15是第五通風(fēng)窗，16是絕緣板，17是直流母線銅排，18是絕緣膜，19是交流輸出銅排，100是功率模塊散熱風(fēng)道，200是電抗器散熱風(fēng)道。
【具體實施方式】
[0018]以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
[0019]如圖1和圖2所示一種變流器功率柜，所述的功率柜分為上下兩個獨(dú)立的散熱風(fēng)道，分別為功率模塊散熱風(fēng)道100和電抗器散熱風(fēng)道200，所述的功率模塊散熱風(fēng)道由第一擋風(fēng)板10和柜體14合圍而成，所述的電抗器散熱風(fēng)道200由第二擋風(fēng)板9和柜體14合圍而成，兩個風(fēng)道相互隔離。
[0020]所述的電抗器散熱風(fēng)道200內(nèi)設(shè)有風(fēng)冷電抗器8和第二風(fēng)機(jī)11，且風(fēng)冷電抗器8位于第二風(fēng)機(jī)11的下方，第三通風(fēng)窗12位于所述電抗器風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口的位置。所述的功率模塊散熱風(fēng)道100內(nèi)有IGBT模塊1、直流母線電容2、第一風(fēng)機(jī)6、風(fēng)冷散熱器5，所述的功率柜前方設(shè)有第一通風(fēng)窗4，所述的風(fēng)冷散熱器5靠近第一通風(fēng)窗4，所述的第一擋風(fēng)板10位于風(fēng)冷散熱器5后面，第一擋風(fēng)板10與風(fēng)冷散熱器4和第一風(fēng)機(jī)6合圍成功率模塊散熱風(fēng)道100 ;所述的第一風(fēng)機(jī)6位于所述第一擋風(fēng)板10的上方。這樣可以避免風(fēng)機(jī)過大而外置在功率柜外，使功率柜體積得到有效控制，提高了功率密度，同時采用吸風(fēng)方式對散熱器進(jìn)行散熱，散熱均勻。
[0021]所述的功率柜還包括第二通風(fēng)窗7，所述的第二通風(fēng)窗7位于出風(fēng)口位置。風(fēng)冷散熱器5采用吸風(fēng)散熱方式，第一風(fēng)機(jī)6位于風(fēng)冷散熱器5上方，不需要外置，風(fēng)道100短，風(fēng)機(jī)6壓損小，散熱效率高，體積小；
所述的電抗器包括鐵芯和繞包，所述的鐵芯與線包用絕緣撐條隔離出縫隙。
[0022]所述的第二風(fēng)機(jī)11位于電抗器8的上方，對電抗器8進(jìn)行吸風(fēng)，風(fēng)速較高，主要可以降低電抗器溫升，還可以避免飛塵和異物堵住風(fēng)道。
[0023]如圖3所示第三通風(fēng)窗12位于所述功率柜的正下方，如圖4所示第四通風(fēng)窗13位于功率柜的后下方位置。第二擋風(fēng)板9把電抗器8合圍成獨(dú)立風(fēng)道200，提高電抗器通風(fēng)條件，降低溫升，提高可靠性。
[0024]所述的直流母線電容2位于IGBT模塊上方，其通過直流母線銅排17和絕緣膜18與IGBT模塊I連接；所述直流母線電容2與風(fēng)冷散熱器5安裝在絕緣板16上，方便維護(hù)
如圖1和圖5所示IGBT驅(qū)動板3位于IGBT模塊I的正上方，采用螺栓形式固定在IGBT模塊I上；交流輸出銅排19連接到兩并聯(lián)IGBT模塊I的交流輸出端。這樣的布局可避免引線過長
IGBT模塊1、母線電容2和IGBT驅(qū)動板3不放置在散熱風(fēng)道100中，主要通過第五通風(fēng)窗15進(jìn)行散熱。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):所述第一風(fēng)機(jī)采用吸風(fēng)方式對IGBT功率模組散熱器進(jìn)行散熱，散熱器散熱均勻，有利于降低關(guān)鍵器件溫升，提高器件可靠性，所述功率模塊散熱風(fēng)道短、風(fēng)機(jī)壓損小，散熱效率高、IP防護(hù)好；第二擋風(fēng)板把風(fēng)冷電抗器合圍成內(nèi)部循環(huán)風(fēng)道，使風(fēng)充分流過電抗器線包，有利于降低電抗器器件溫升，減小電抗器體積，降低器件成本。本發(fā)明所述散熱系統(tǒng)風(fēng)道短、散熱效率高、可靠性高。
[0026]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種變流器功率柜，其特征在于:所述的功率柜分為上下兩個獨(dú)立的散熱風(fēng)道，分別為功率模塊散熱風(fēng)道(100)和電抗器散熱風(fēng)道(200)，所述的功率模塊散熱風(fēng)道由第一擋風(fēng)板(10)和柜體(14)合圍而成，所述的電抗器散熱風(fēng)道(200)由第二擋風(fēng)板(9)和柜體(14)合圍而成，兩個風(fēng)道相互隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變流器功率柜，其特征在于:所述的電抗器散熱風(fēng)道(200 )內(nèi)設(shè)有風(fēng)冷電抗器(8 )和第二風(fēng)機(jī)(11)，且風(fēng)冷電抗器(8 )位于第二風(fēng)機(jī)(11)的下方，第三通風(fēng)窗(12)位于所述電抗器風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變流器功率柜，其特征在于:所述的功率模塊散熱風(fēng)道(100)內(nèi)有IGBT模塊(1)、直流母線電容(2)、第一風(fēng)機(jī)(10)、風(fēng)冷散熱器(5)，所述的功率柜前方設(shè)有第一通風(fēng)窗(4)，所述的風(fēng)冷散熱器(5)靠近第一通風(fēng)窗(4)，所述的第一擋風(fēng)板(10)位于風(fēng)冷散熱器(5)后面，第一擋風(fēng)板(10)與風(fēng)冷散熱器(4)和第一風(fēng)機(jī)(6)合圍成功率模塊散熱風(fēng)道(100 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變流器功率柜，其特征在于:所述的第一風(fēng)機(jī)(6)位于所述第一擋風(fēng)板(10)的上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變流器功率柜，其特征在于:所述的功率柜還包括第二通風(fēng)窗(7)，所述的第二通風(fēng)窗(7)位于出風(fēng)口位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變流器功率柜，其特征在于:所述的電抗器包括鐵芯和繞包，所述的鐵芯與線包用絕緣撐條隔離出縫隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種變流器功率柜，其特征在于:所述的第二風(fēng)機(jī)(11)位于電抗器(8)的上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種變流器功率柜，其特征在于:第三通風(fēng)窗(12)位于所述功率柜的正下方，第四通風(fēng)窗(13)位于功率柜的后下方位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變流器功率柜，其特征在于:所述的直流母線電容(2)位于IGBT模塊上方，其通過直流母線銅排(17)和絕緣膜(18)與IGBT模塊(I)連接；所述直流母線電容(2)與風(fēng)冷散熱器(5)安裝在絕緣板(16)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種變流器功率柜，其特征在于:IGBT驅(qū)動板(3)位于IGBT模塊(I)的正上方，采用螺栓形式固定在IGBT模塊(I)上；交流輸出銅排(19)連接到兩并聯(lián)IGBT模塊(I)的交流輸出端。
【專利摘要】一種變流器功率柜，所述一種密閉散熱系統(tǒng)包括IGBT功率模組、風(fēng)機(jī)、電抗器、擋風(fēng)板和柜體，功率柜被分成上下兩個獨(dú)立的散熱風(fēng)道，上部是功率模塊散熱風(fēng)道100，下部是電抗器散熱風(fēng)道200，兩個風(fēng)道之間相互隔離，避免相互影響，同時分成兩個獨(dú)立風(fēng)道可以降低風(fēng)道長度，降低風(fēng)機(jī)壓損，提高散熱效率。
【IPC分類】H05K7-20, H02M1-00
【公開號】CN104868702
【申請?zhí)枴緾N201410607170
【發(fā)明人】呂懷明, 袁新榮, 季建強(qiáng), 朱凱
【申請人】浙江海得新能源有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年11月3日