機柜散熱系統和變流器柜的制作方法

本實用新型實施例涉及變流器散熱技術，尤其涉及一種機柜散熱系統以及變流器柜。

背景技術：

隨著光伏、風電等領域內大功率逆變器規模不斷擴大，對逆變器的穩定性和成本控制的要求越來越突出。同時，光伏電站內或風力發電機組在日趨惡劣的工作環境中工作，對逆變器自身的散熱性能、周邊環境的溫度以及安裝房間的面積的要求也更為嚴苛。

逆變器設備的機柜中設有功率模塊、電抗器等高功率器件和一些低功率器件，它們對散熱性能的要求各有不同。為了提升逆變器內部的散熱性能，確保高發熱量的電氣元件的使用壽命，降低設備的運輸成本以及設備的安裝面積，需要對逆變器的設計進行相應的技術改進。

技術實現要素：

本實用新型實施例的目的在于，提供一種機柜散熱系統和變流器柜，以提高機柜內部的散熱性能。

根據本實用新型實施例的一方面，提供一種機柜散熱系統，所述機柜散熱系統包括：散熱裝置；第一散熱腔體，與設置在機柜一側的第一進風口連通；第二散熱腔體，與設置在所述機柜另一側的第二進風口連通；散熱風道，分別與所述第一散熱腔體和所述第二散熱腔體連通，并通過所述散熱裝置與所述機柜的外部相通。

可選地，在所述第二散熱腔體內靠近設置有第一進風口的一側隔出第三散熱腔體，在所述第三散熱腔體的機柜側壁設有至少一個第一通風口。

可選地，在所述第一散熱腔體內設有功率模塊，在所述第二散熱腔體內設有電抗器模塊，在所述第三散熱腔體內設有低功率器件。

可選地，所述功率模塊的一端設有送風組件，并且所述第一進風口設置在所述機柜上與所述送風組件相應的位置。

可選地，所述功率模塊的另一端設有三相熱管散熱器，所述三相熱管散熱器與所述散熱風道連通。

可選地，所述第一散熱腔體、散熱風道、第一進風口和散熱裝置設于所述第二散熱腔體和第二進風口的上方。

可選地，在所述機柜的上端還設有控制電路板，并且在所述機柜的側壁與所述控制電路板相對地設置有第二通風口。

可選地，所述機柜散熱系統還包括設置在所述第三散熱腔體的側壁上設置有元器件固定板，所述低功率器件固定在所述元器件固定板上。

可選地，所述機柜散熱系統還包括：設置在所述機柜的上端的散熱排風口，所述散熱裝置設置在所述散熱排風口處。

根據本實用新型實施例的另一方面，提供一種變流器柜，包括如前所述任一種機柜散熱系統。

本實用新型的示例性實施例提供的機柜散熱系統以及使用該機柜散熱系統的變流器柜在機柜內設置用于對高功率器件的兩個散熱腔體，并且為這兩個散熱腔體設置統一的散熱風道，從這兩個散熱腔體內的高功率器件散發的熱量匯集到散熱風道，并且通過設置在散熱風道端部的散熱裝置進行散發，從而獲得優良的散熱性能。

附圖說明

圖1是示出本實用新型實施例的變流器柜的正視圖；

圖2是示出本實用新型實施例的變流器柜的后視圖；

圖3是示出本實用新型實施例的變流器柜的正視內部結構圖；

圖4是示出本實用新型實施例的變流器柜的后視內部結構圖；

圖5是示出本實用新型實施例的變流器柜的側面剖視圖；

圖6是示出本實用新型實施例的功率模塊的結構示意圖。

附圖標記說明：

100、機柜；10、散熱裝置；20、第一散熱腔體；30、第二散熱腔體；40、散熱風道；50、第三散熱腔體；60、控制電路板；110、第一進風口；120、第二進風口；130、第一通風口；140、第二通風口；150、支撐隔板；21、功率模塊；31、電抗器模塊；51、元器件固定板；211、送風組件；212、三相熱管散熱器。

具體實施方式

下面結合附圖詳細描述本實用新型實施例的機柜散熱系統和變流器柜。

需要說明，本實用新型提出的機柜散熱系統適用于任何需要容納包括功率模塊、電抗器等高功率器件以及低功率器件的機柜，而不限于這里提及的變流器柜。在本實用新型的示例性實施例中，僅以變流器柜為例對機柜散熱系統給予詳細描述。

參照圖1～圖5，根據本實用新型的示例性實施例，一種機柜散熱系統包括散熱裝置10、第一散熱腔體20、散熱風道40和第二散熱腔體30。其中，第一散熱腔體20與設置在機柜100一側的第一進風口110連通，第二散熱腔體30與設置在機柜100另一側的第二進風口120連通。這里的另一側可以與設置有第一進風口110的一側相對，即第一進風口110和第二進風口120設置在機柜100的柜體上的相對側，也可以與第一進風口110相鄰。此外，設置在機柜100內的散熱風道40分別與第一散熱腔體20和第二散熱腔體30連通，并且散熱風道40通過散熱裝置10與機柜100的外部相通。散熱裝置10將機柜100內因器件運行發熱加熱的空氣排出機柜100，從而達到對機柜100內的器件散熱的效果。

在圖5示出的機柜剖視圖中還示出了環境空氣吹入機柜100和排出機柜100的流向。參照圖5，環境空氣分別從第一進風口110和第二進風口120(如圖2所示)吹入機柜100內的第一散熱腔體20和第二散熱腔體30，對設置在第一散熱腔體20和第二散熱腔體30內的器件(如功率模塊、電抗器模塊等)進行散熱。此后，在散熱過程中經過加熱的空氣流入散熱風道40，并流向散熱裝置10，由散熱裝置10將加熱的空氣排到機柜100外部。

為了得到更好的散熱效果，散熱裝置10可采用離心風機將加熱的空氣吸入，并排出機柜100。此外，還可利用空氣熱脹冷縮的原理，散熱風道40在機柜100內豎直地設置，熱空氣沿散熱風道40向上運動，利于熱空氣運動并被排出。相應地，在一種可行的實現方式中，在機柜100的上端設有散熱排風口，散熱裝置10設置在散熱排風口處。散熱裝置10的離心風機，將向上吸入的熱空氣旋轉90°水平向機柜100的背側排出，在此過程中不產生出風風量的明顯損耗。

通常，變流器柜包括功耗不同、對部署環境要求不同的各種器件。因此，可選地，如圖5所示，在第二散熱腔體30內靠近設置有第一進風口110的一側隔出第三散熱腔體50。可使用隔板從第二散熱腔體30隔出第三散熱腔體50。也就是說，在隔出第三散熱腔體50后，第二散熱腔體30內剩余的空間為第二散熱腔體30。

相應地，在一種可實施方式中，在第一散熱腔體20內設有功率模塊21，在第二散熱腔體30內設有電抗器模塊31，在第三散熱腔體50內設有低功率器件。這里，低功率器件相對于IGBT等功率器件功率較低，可包括但不限于，控制電路、通信電路、銅排等電路中的元器件。由此，將功率模塊21、電抗器模塊31和低功率器件分別放置于獨立的區域內，可防止低功率器件受到磁性較強、熱輻射較強的高功率器件的干擾。

由于低功率器件的散熱量相對較低，可通過自然通風的方式對這些器件進行散熱，因此可選地，在第三散熱腔體50的機柜100側壁設有至少一個第一通風口130，設置在第三散熱腔體50內的低功率器件在運行中散發的熱量可通過這些第一通風口130排放到機柜100外部。此外，可將低功率器件固定在例如第三散熱腔體50側壁上的元器件固定板51上。

功率模塊21是變流器中的重要部件，也是主要的發熱部件，因此通常需要為功率模塊21單獨設置散熱機制。相應地，根據本實用新型的一種可實施方式，在功率模塊21的一端設置送風組件211，并且第一進風口110設置在所述機柜100上與所述送風組件211相應的位置。通過該送風組件211從第一進風口110將環境空氣強力吸入功率模塊21，以對功率模塊21進行散熱。該送風組件211可采用例如軸流風機。

另一方面，還在功率模塊21的另一端設有三相熱管散熱器212，所述三相熱管散熱器212與所述散熱風道40連通，以將三相熱管散熱器212的熱量從散熱風道40排出，進一步對功率模塊21進行散熱。與傳統的散熱器相比，三相熱管散熱器在同等散熱量的情況下體積更小，利于提高功率模塊21的散熱性能，減少機柜的占用空間，從而降低機柜的柜體成本。

可將設置在機柜100內的器件模塊化，例如功率模塊21、電抗器模塊31和可固定在元器件固定板51上的低功率器件，將這些模塊化的器件分別安裝在第一散熱腔體20、第二散熱腔體30、第三散熱腔體50內，再進行器件之間的連接操作。

此外，可選地，在機柜100的上端還設有變流器柜的控制電路板60，并且在機柜100的側壁與控制電路板相對地設置有第二通風口140。如圖5所示，在機柜100內的上部、與散熱裝置10相對的位置設置了控制電路板60，并且在機柜100的側壁上相應地設置有第二通風口140，由此，控制電路板在運行中產生的熱量由第二通風口140排出。這樣，可獨立安裝控制電路板60，并且充分地利用機柜100內的空間來放置器件并有效地進行散熱。

在此基礎上，還可將第三散熱腔體50隔為兩個子艙體，例如橫向地分隔為直流側子腔體和交流側子艙體，從而有序地布置低功率器件，并且利于直流側子腔體和交流側子艙體內的器件與第二散熱腔體30內的電抗器模塊31和第一散熱腔體20內的功率模塊21接線連接。直流側子腔體內設有直流側單元模塊，交流側子艙體內設有交流側元器件，如交流斷路器、接線端子等。

在圖1～圖5示出的機柜中，機柜100通過支撐隔板150被上下分隔成兩部分，其中，第一散熱腔體20、散熱風道40、第一進風口110和散熱裝置10設于機柜100的上部，第二散熱腔體30、第三散熱腔體50和第二進風口120設于機柜100的下部。也就是說，將第一散熱腔體20、散熱風道40、第一進風口110和散熱裝置10設于第二散熱腔體30、第三散熱腔體50和第二進風口120的上方。此外，將第一進風口110、第一散熱腔體20、第三散熱腔體50、第一通風口130和第二通風口140設置在機柜100的前部，將散熱風道40、第二散熱腔體30、散熱裝置10和第二進風口120設置在機柜100的后部。但是，需要指出，本實用新型提出的機柜散熱系統不限于上下分隔的方式，也可以采用其他適于符合散熱腔體設置、散熱風道設置和器件設置的排布方式。

本實用新型的示例性實施例還提供一種包括如前所述的機柜散熱系統中的機柜的變流器柜。

本實用新型的示例性實施例提供的機柜散熱系統以及使用該機柜散熱系統的變流器柜在機柜內設置用于對高功率器件的兩個散熱腔體，并且為這兩個散熱腔體設置統一的散熱風道，從這兩個散熱腔體內的高功率器件散發的熱量匯集到散熱風道，并且通過設置在散熱風道端部的散熱裝置進行散發，從而獲得優良的散熱性能。

此外，還可通過單獨隔出對低功率器件進行散熱的散熱腔體以及散熱通風口，通過自然通風的方式對這些器件進行散熱，有利于提高元器件的使用壽命，降低了銅排的成本。

以上所述，僅為本實用新型實施例的具體實施方式，但本實用新型實施例的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型實施例揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型實施例的保護范圍之內。因此，本實用新型實施例的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。