緊湊型電源柜主單元柜及其組裝方法及柜內(nèi)組件排布方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了緊湊型電源柜主單元柜及其組裝方法及柜內(nèi)組件排布方法。緊湊型電源柜主單元柜包括主單元柜柜體、安裝在上部的功率模塊單元、豎直安裝中部的電氣板、安裝在下部的磁性元部件系統(tǒng)、安裝在后部區(qū)域的散熱風(fēng)道系統(tǒng)；功率模塊單元包括前后疊放安裝的整體散熱器、功率開(kāi)關(guān)器件、直流支撐電容和控制電路板；磁性元部件系統(tǒng)包括上下疊放安裝的二個(gè)以上子元部件。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)便于元器件擺放、散熱良好、機(jī)柜體積小，有效實(shí)現(xiàn)了電源柜內(nèi)元部件緊湊布局和良好的散熱效果，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造安裝。柜體具有正面操作維護(hù)、背側(cè)可靠墻/障礙物安裝、柜體尺寸緊湊占地面積小的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及電力電子設(shè)備

技術(shù)介紹
電源柜，作為電力電子變換裝置，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展的工業(yè)成果，一般裝設(shè)有功率開(kāi)關(guān)器件（IGBT等）、磁性元件（變壓器、電抗器等）和配電元器件（開(kāi)關(guān)等）等元器件，廣泛用于新能源（太陽(yáng)能光伏/風(fēng)電等）、電力電網(wǎng)等眾多領(lǐng)域。大功率電源柜的高功率密度、穩(wěn)定的工作性能、便捷的操作維護(hù)，既是用戶(hù)的需求，也是行業(yè)努力的目標(biāo)。電源柜的功率密度、可靠性和操作維護(hù)性，直接影響了電源柜市場(chǎng)應(yīng)用競(jìng)爭(zhēng)力，散熱設(shè)計(jì)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局是否合理，直接決定著上述指標(biāo)。功率密度越高，具有同等功率條件下柜體體積更小的優(yōu)點(diǎn)，可方便用戶(hù)安裝和使用，但勢(shì)必影響內(nèi)部元器件布局、整機(jī)散熱效果以及操作維護(hù)性。電源柜尺寸越緊湊，占地面積小，易于操作維護(hù)、可靠性高是用戶(hù)也是行業(yè)追求的目標(biāo)。電源柜內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，電源柜的散熱效果直接影響了電源柜的工作性能、可靠性及壽命。電源柜的大量元器件、散熱指標(biāo)與電源柜的緊湊尺寸、操作維護(hù)追求處于一個(gè)矛盾狀態(tài)。目前現(xiàn)有的電源柜：有的為了提高散熱效果，以增大機(jī)柜外形尺寸為代價(jià)；有的進(jìn)行多個(gè)風(fēng)道設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高；有的對(duì)柜體前后側(cè)均開(kāi)設(shè)冷卻進(jìn)風(fēng)口，有的需要前后側(cè)均操作維護(hù)，對(duì)安裝場(chǎng)地要求較高。因此，如何設(shè)計(jì)一款散熱效果好、尺寸較小、功率密度較高、便于操作維護(hù)的電源柜/裝置，一直為本領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員所致力奮斗目標(biāo)。目前，大功率電源機(jī)柜大都存在體積偏大、散熱和維護(hù)方面的問(wèn)題。主要表現(xiàn)如下：1、電源柜元器件多，元器件擺放不合理導(dǎo)致機(jī)柜體積大，功率密度低；2、由于器件擺放和空間布局不合理，導(dǎo)致器件的安裝、維護(hù)不便，彼此互相干擾；3、有的進(jìn)行多個(gè)風(fēng)道設(shè)計(jì)，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本較高，甚至散熱效果不佳；4、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需要為電源柜四周預(yù)留一定的操作空間和散熱空間，增加了客戶(hù)成本，局限了電源柜的使用場(chǎng)所?，F(xiàn)有技術(shù)中，授權(quán)公告號(hào)為CN?203416177?U的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利涉及一種光伏逆變器，包括柜體及其內(nèi)部的變壓器、電抗器、逆變單元和交流濾波單元，柜體被隔板分隔為前部和后部，前部和后部分別具有散熱風(fēng)道，逆變單元和交流濾波單元均位于前部的前上部，變壓器和電抗器位于后部的后下部。光伏逆變器的柜體內(nèi)由隔板分隔成前部和后部?jī)蓚€(gè)獨(dú)立的密閉空間，前部和后部分別具有獨(dú)立的散熱風(fēng)道，逆變單元和交流濾波單元均屬于功率模塊單元，變壓器和電抗器屬于磁性元件，功率模塊單元和磁性元件分別具有獨(dú)立的散熱風(fēng)道，能夠避免電磁干擾和熱沖擊，同時(shí)，充分利用了柜體內(nèi)的空間，將光伏逆變器的各單元均設(shè)置在同一個(gè)柜體內(nèi)，該光伏逆變器結(jié)構(gòu)緊湊，散熱良好，同時(shí)又能夠避免各元件之間的電磁干擾。申請(qǐng)公布號(hào)為CN?102969661?A的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利公開(kāi)了一種光伏逆變器柜風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，包括有并排連接的功率單元柜體和電抗器柜體，功率單元柜體和電抗器柜體分別安裝功率單元和電抗器；電抗器體安裝于電抗器柜的下部，電抗器柜體前面板下部開(kāi)有總進(jìn)風(fēng)口，電抗器柜體與功率單元柜體之間的隔板中部開(kāi)有側(cè)通風(fēng)口，側(cè)通風(fēng)口通過(guò)位于功率單元柜體內(nèi)的冷卻風(fēng)道與功率單元柜體頂部的出風(fēng)口連接，所述風(fēng)口處安裝有主排風(fēng)風(fēng)機(jī)；所述總進(jìn)風(fēng)口內(nèi)側(cè)安裝有向內(nèi)送風(fēng)的進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)。本專(zhuān)利技術(shù)無(wú)需增加設(shè)備元件的容量即可適用于高海拔地區(qū)，使高、低海拔地區(qū)的逆變器柜的主要元件能夠?qū)崿F(xiàn)互換，降低了制造和維護(hù)成本。授權(quán)公告號(hào)為CN?202798511?U的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利涉及一種具有改良散熱風(fēng)道的光伏逆變器機(jī)柜；其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是所述風(fēng)機(jī)為軸流風(fēng)機(jī)，在所述機(jī)柜本體內(nèi)設(shè)置散熱通道隔板把所述機(jī)柜本體內(nèi)部分為第一散熱通道和第二散熱通道，用于放置變壓器的空間至于所述第一散熱通道內(nèi)，用于放置開(kāi)關(guān)管的空間至于所述第二散熱通道內(nèi)，所述散熱通道隔板把所述出風(fēng)口分部為與第一散熱通道連通的第一出風(fēng)口和與第二散熱通道聯(lián)通的第二出風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口包括與第一散熱通道連通的第一進(jìn)風(fēng)口和與第二散熱通道聯(lián)通的第二進(jìn)風(fēng)口。隨著行業(yè)發(fā)展，電源柜的設(shè)計(jì)出現(xiàn)各種形式和方案，目前現(xiàn)有的電源柜大都存在體積偏大、散熱和維護(hù)方面的問(wèn)題：有的電源柜元器件多，元器件擺放不合理導(dǎo)致機(jī)柜體積大，功率密度低；有的由于器件擺放和空間布局不合理，導(dǎo)致器件的安裝、維護(hù)不便，彼此互相干擾；有的進(jìn)行多個(gè)風(fēng)道設(shè)計(jì)，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本較高，甚至散熱效果不佳；絕大部分的電源柜現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，需要為電源柜四周預(yù)留一定的操作空間和散熱空間，增加了客戶(hù)成本，局限了電源柜的使用場(chǎng)所。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
?本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種體積小、便于元器件擺放、散熱良好的緊湊型電源柜主單元柜及其組裝方法及柜內(nèi)組件排布方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：緊湊型電源柜主單元柜包括主單元柜柜體、安裝在主單元柜柜體內(nèi)上部的功率模塊單元、豎直安裝在主單元柜柜體內(nèi)中部的電氣板、安裝在主單元柜柜體內(nèi)下部的磁性元部件系統(tǒng)、安裝在主單元柜柜體內(nèi)后部區(qū)域的散熱風(fēng)道系統(tǒng)；所述功率模塊單元包括前后疊放安裝的整體散熱器、功率開(kāi)關(guān)器件、直流支撐電容和控制電路板；所述磁性元部件系統(tǒng)包括上下疊放安裝的二個(gè)以上子元部件。以下是對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)。所述功率模塊單元、電氣板、磁性元部件系統(tǒng)、散熱風(fēng)道系統(tǒng)均為模塊化組件。所述散熱風(fēng)道系統(tǒng)包括散熱風(fēng)機(jī)、風(fēng)道腔體、柜體出風(fēng)口、風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口和柜體進(jìn)風(fēng)口；所述風(fēng)道腔體安裝在主單元柜的后部區(qū)域且其上端和下端分別與主單元柜的頂部和底部相接，風(fēng)道腔體上端對(duì)應(yīng)的主單元柜頂部設(shè)有柜體出風(fēng)口，風(fēng)道腔體下部前側(cè)設(shè)有風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，所述散熱風(fēng)機(jī)安裝在風(fēng)道腔體內(nèi)的風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口附近或者柜體出風(fēng)口附近；所述柜體進(jìn)風(fēng)口包括柜體上進(jìn)風(fēng)口和柜體下進(jìn)風(fēng)口，所述柜體上進(jìn)風(fēng)口和柜體下進(jìn)風(fēng)口分別設(shè)置在主單元柜正面上部區(qū)域和下部區(qū)域；所述散熱風(fēng)道系統(tǒng)和磁性元部件系統(tǒng)均為二個(gè)以上，一個(gè)磁性元部件系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一個(gè)散熱風(fēng)道系統(tǒng)，一個(gè)散熱風(fēng)道系統(tǒng)包括至少一個(gè)散熱風(fēng)機(jī)；所述風(fēng)道腔體包括位于其前部的風(fēng)道腔體面板；所述整體散熱器安裝在風(fēng)道腔體面板上部；所述整體散熱器包括散熱翅片，所述散熱翅片伸入風(fēng)道腔體中；所述功率模塊單元有二個(gè)以上。所述磁性元部件系統(tǒng)的子元部件通過(guò)固定支架、連接板件和螺栓螺母固定安裝在主單元柜上；所述子元部件包括大電抗器和小電抗器，所述子元部件之間的電氣連接以及磁性元部件系統(tǒng)與功率模塊單元、電氣板之間的連接均通過(guò)母排或線纜連接；所述磁性元部件系統(tǒng)為二個(gè)以上。所述電氣板前側(cè)和后側(cè)均安裝有元器件，電氣板前側(cè)安裝高熱敏感度的元器件和需要經(jīng)常操作維護(hù)的元器件、后側(cè)安裝低熱敏感度的元器件；所述電氣板開(kāi)設(shè)有通風(fēng)口；電氣板上的元器件之間以及電氣板與功率模塊單元之間均通過(guò)母排或線纜連接；所述功率模塊單元和磁性元部件系統(tǒng)均設(shè)有溫度檢測(cè)裝置，所述散熱風(fēng)道系統(tǒng)包括散熱風(fēng)機(jī)供電回路；通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度檢測(cè)裝置狀態(tài)和控制散熱風(fēng)機(jī)供電回路，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，散熱風(fēng)機(jī)被啟動(dòng)運(yùn)行，對(duì)柜內(nèi)進(jìn)行多路徑整體性冷卻對(duì)流散熱。所述功率模塊單元、磁性元部件系統(tǒng)和散熱風(fēng)道系統(tǒng)均為二個(gè)以上；所述二個(gè)以上功率模塊單元并列安裝在主單元柜的上部，所述二個(gè)以上磁性元部件系統(tǒng)并列安裝在主單元柜柜體內(nèi)的下部，所述二個(gè)以上散熱風(fēng)道系統(tǒng)并列本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種緊湊型電源柜主單元柜，其特征在于，包括主單元柜柜體、安裝在主單元柜柜體內(nèi)上部的功率模塊單元、豎直安裝在主單元柜柜體內(nèi)中部的電氣板、安裝在主單元柜柜體內(nèi)下部的磁性元部件系統(tǒng)、安裝在主單元柜柜體內(nèi)后部區(qū)域的散熱風(fēng)道系統(tǒng)；所述功率模塊單元包括前后疊放安裝的整體散熱器、功率開(kāi)關(guān)器件、直流支撐電容和控制電路板；所述磁性元部件系統(tǒng)包括上下疊放安裝的二個(gè)以上子元部件。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種緊湊型電源柜主單元柜，其特征在于，包括主單元柜柜體、安裝在主單元柜柜體內(nèi)上部的功率模塊單元、豎直安裝在主單元柜柜體內(nèi)中部的電氣板、安裝在主單元柜柜體內(nèi)下部的磁性元部件系統(tǒng)、安裝在主單元柜柜體內(nèi)后部區(qū)域的散熱風(fēng)道系統(tǒng)；所述功率模塊單元包括前后疊放安裝的整體散熱器、功率開(kāi)關(guān)器件、直流支撐電容和控制電路板；所述磁性元部件系統(tǒng)包括上下疊放安裝的二個(gè)以上子元部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型電源柜主單元柜，其特征在于，所述功率模塊單元、電氣板、磁性元部件系統(tǒng)、散熱風(fēng)道系統(tǒng)均為模塊化組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型電源柜主單元柜，其特征在于，所述散熱風(fēng)道系統(tǒng)包括散熱風(fēng)機(jī)、風(fēng)道腔體、柜體出風(fēng)口、風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口和柜體進(jìn)風(fēng)口；所述風(fēng)道腔體安裝在主單元柜的后部區(qū)域且其上端和下端分別與主單元柜的頂部和底部相接，風(fēng)道腔體上端對(duì)應(yīng)的主單元柜頂部設(shè)有柜體出風(fēng)口，風(fēng)道腔體下部前側(cè)設(shè)有風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，所述散熱風(fēng)機(jī)安裝在風(fēng)道腔體內(nèi)的風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口附近或者柜體出風(fēng)口附近；所述柜體進(jìn)風(fēng)口包括柜體上進(jìn)風(fēng)口和柜體下進(jìn)風(fēng)口，所述柜體上進(jìn)風(fēng)口和柜體下進(jìn)風(fēng)口分別設(shè)置在主單元柜正面上部區(qū)域和下部區(qū)域；一個(gè)散熱風(fēng)道系統(tǒng)包括至少一個(gè)散熱風(fēng)機(jī)；
所述風(fēng)道腔體包括位于其前部的風(fēng)道腔體面板；所述整體散熱器安裝在風(fēng)道腔體面板上部；所述整體散熱器包括散熱翅片，所述散熱翅片伸入風(fēng)道腔體中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型電源柜主單元柜，其特征在于，
所述磁性元部件系統(tǒng)的子元部件通過(guò)固定支架、連接板件和螺栓螺母固定安裝在主單元柜上；所述子元部件包括大電抗器和小電抗器，所述子元部件之間的電氣連接以及磁性元部件系統(tǒng)與功率模塊單元、電氣板之間的連接均通過(guò)母排或線纜連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型電源柜主單元柜，其特征在于，
所述電氣板前側(cè)和后側(cè)均安裝有元器件，電氣板前側(cè)安裝高熱敏感度的元器件和需要經(jīng)常操作維護(hù)的元器件、后側(cè)安裝低熱敏感度的元器件；所述電氣板開(kāi)設(shè)有通風(fēng)口；電氣板上的元器件之間以及電氣板與功率模塊單元之間均通過(guò)母排或線纜連接；
所述功率模塊單元和磁性元部件系統(tǒng)均設(shè)有溫度檢測(cè)裝置，所述散熱風(fēng)道系統(tǒng)包括散熱風(fēng)機(jī)供電回路；通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度檢測(cè)裝置狀態(tài)和控制散熱風(fēng)機(jī)供電回路，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，散熱風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，對(duì)柜內(nèi)進(jìn)行多路徑整體性冷卻對(duì)流散熱。
6.如權(quán)利要求1所述的緊湊型電源柜主單元柜，其特征在于，所述功率模塊單元、磁性元部件系統(tǒng)和散熱風(fēng)道系統(tǒng)均為二個(gè)以上；所述二個(gè)以上功率模塊單元并列安裝在主單元柜的上部，所述二個(gè)以上磁性元部件系統(tǒng)并列安裝在主單元柜柜體內(nèi)的下部，所述二個(gè)以上散熱風(fēng)道系統(tǒng)并列安裝安裝在主單元柜柜體內(nèi)的后部；一個(gè)散熱風(fēng)道系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一個(gè)功率模塊單元和一個(gè)磁性元部件系統(tǒng)。
7.一種緊湊型電源柜主單元柜的組裝方法，
所述緊湊型電源柜主單元柜包括主單元柜柜體、安裝在主單元柜柜體內(nèi)上部的功率模塊單元、豎直安裝在主單元柜柜體內(nèi)中部的電氣板、安裝在在主單元柜柜體內(nèi)下部的磁性元部件系統(tǒng)、安裝在主單元柜柜體內(nèi)后部區(qū)域的散熱風(fēng)道系統(tǒng)；所述功率模塊單元包括前后疊放安裝的整體散熱器、功率開(kāi)關(guān)器件、直流支撐電容和控制電路板；所述磁性元部件系統(tǒng)包括上下疊放安裝的二個(gè)以上子元部件；
所述散熱風(fēng)道系統(tǒng)包括散熱風(fēng)機(jī)、風(fēng)道腔體、柜體出風(fēng)口、風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口和柜體進(jìn)風(fēng)口；所述風(fēng)道腔體安裝在主單元柜的后部區(qū)域且其上端和下端分別與主單元柜的頂部和底部相接，風(fēng)道腔體上端對(duì)應(yīng)的主單元柜頂部設(shè)有柜體出風(fēng)口，風(fēng)道腔體下部前側(cè)設(shè)有風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，所述散熱風(fēng)機(jī)安裝在風(fēng)道腔體內(nèi)的風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口附近或者柜體出風(fēng)口附近；所述柜體進(jìn)風(fēng)口包括柜體上進(jìn)風(fēng)口和柜體下進(jìn)風(fēng)口，所述柜體上進(jìn)風(fēng)口和柜體下進(jìn)風(fēng)口分別設(shè)置在主單元柜正面上部區(qū)域和下部區(qū)域；
所述風(fēng)道腔體包括位于其前部的風(fēng)道腔體面板；所述整體散熱器安裝在風(fēng)道腔體面板上部；所述整體散熱器包括散熱翅片，所述散熱翅片伸入風(fēng)道腔體中；
所述磁性元部件系統(tǒng)的子元部件包括通過(guò)固定支架和連接板件固定安裝在主單元柜上的大電抗器和小電抗器；
所述電氣板前側(cè)和后側(cè)均安裝有元器件，電氣板前側(cè)安裝高熱敏感度的元器件和需要經(jīng)常操作維護(hù)的元器件、后側(cè)安...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蹇芳，管仁德，唐海燕，唐洲，陳藝峰，吳建雄，張蓉，劉玉柱，廖遠(yuǎn)輝，張洪浩，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：南車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)研究所有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南;43