逆變器柜、光伏發電系統和風力發電機組的制作方法

本實用新型涉及逆變器技術領域，尤其涉及一種逆變器柜、光伏發電系統和風力發電機組。

背景技術：

逆變器是將電力系統中的直流電轉換為交流電的設備。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，提供一種逆變器柜、光伏發電系統和風力發電機組，以提高逆變器柜的散熱性能，并減小逆變器柜體的體積，降低逆變器柜的運輸成本。

根據本實用新型實施例的一方面，提供一種逆變器柜，逆變器柜的柜體被隔為上部腔體和下部腔體，所述上部腔體的前部和后部分別設有功率模塊和散熱風道，所述下部腔體被隔為前部腔體和后部腔體，在所述后部腔體內設有電抗器，在所述前部腔體內設有低功率器件，所述功率模塊的后部與所述散熱風道連通，所述后部腔體在頂端設有開口與所述散熱風道連通。

可選地，所述功率模塊的輸出端與所述電抗器電連接。

可選地，所述前部腔體被隔為直流側子腔體和交流側子腔體，所述直流側子腔體內設有直流側單元模塊，所述交流側子腔體內設有交流側元器件，所述交流側元器件包括接線端子組件和交流斷路器。

可選地，所述后部腔體內還設有交流接觸器，所述交流接觸器的輸入端與所述電抗器的輸出端連接，所述交流接觸器的輸出端和所述交流斷路器連接。

可選地，所述直流側子腔體內還設有與所述直流側單元模塊連接的熔斷器，所述熔斷器與所述功率模塊的輸入端連接。

可選地，在所述柜體后部的上側設有散熱排風口，所述逆變器柜還包括：設置在所述柜體內側以及所述散熱排風口處的風機組件。

可選地，在所述上部腔體的前部以及所述功率模塊的上方還設有控制電路板。

可選地，所述直流側單元模塊包括直流電流傳感器和與所述直流電流傳感器連接的直流斷路器。

根據本實用新型實施例的另一方面，提供一種包括上述任一逆變器柜的光伏發電系統。

根據本實用新型實施例的另一方面，提供一種包括上述任一逆變器柜的風力發電機組。

本實用新型提供的逆變器柜分成上部腔體和下部腔體，在上部腔體內設置功率模塊，在下部腔體內設置電抗器，功率模塊和電抗器發出的熱量均通過兩者共用的、設置在上部腔體內的散熱風道排出逆變器柜，可有效地提高逆變器的散熱性能。在此基礎上，還將下部腔體分隔成前部腔體和后部腔體，在后部腔體內設有電抗器，將發熱量小的逆變器元器件設置在逆變器柜前部腔體內，將低功率器件與高功率器件分隔設置，使得低功率器件免受高功率器件釋放熱量的影響，有利于延長元器件的使用壽命。此外，通過將柜體分隔成上部腔體、下部腔體、前部腔體和后部腔體用于放置逆變器元器件并且設置共用的散熱風道，使得逆變器柜內的布置合理，可有效地減少逆變器柜體的體積，節省其占用的空間，降低逆變器柜的成本。

附圖說明

圖1是示出本實用新型實施例的逆變器柜的內部結構的主視圖；

圖2是示出本實用新型實施例的逆變器柜的內部結構的后視圖；

圖3是示出本實用新型實施例的逆變器柜的內部結構的左視圖；

圖4是示出本實用新型實施例的逆變器柜內的直流側單元模塊的結構示意圖。

附圖標記說明：

10、柜體；20、上部腔體；30、下部腔體；310、前部腔體；311、直流側子腔體；312、交流側子腔體；320、后部腔體；40、功率模塊；50、散熱風道；60、電抗器；70、低功率器件；80、開口；90、直流側單元模塊；910、直流電流傳感器；920、直流斷路器；100、交流側元器件；1010、接線端子組件；1020、交流斷路器；110、交流接觸器；120、熔斷器；130、散熱排風口；140、風機組件；150、控制電路板。

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示例性實施例。

如圖1～圖4所示，本實用新型的實施例提供了一種逆變器柜，逆變器柜的柜體10被隔為上部腔體20和下部腔體30。其中，上部腔體20的前部設有功率模塊40，其后部設有散熱風道50，功率模塊40的后部與散熱風道50連通，功率模塊40在運行中產生的熱量通過散熱風道50排出柜體10。在本專利申請中，將設置有功率模塊40的一端稱為逆變器柜的前部，將設置有散熱風道50的一端稱為逆變器柜的后部，便于操作人員從該前端對逆變器柜執行操作和維護。

在此基礎上，下部腔體30被隔為前部腔體310和后部腔體320，在后部腔體320內設有電抗器60，在前部腔體310內設有低功率器件70，這些低功率元器件例如可以是，通信電路、銅排、直流側單元模塊、熔斷器、接線端子組件、交流斷路器等功耗較低的器件。將低功率器件70與高功率的功率模塊40和電抗器60分開放置。此外，后部腔體320在頂端設有開口80并與散熱風道50連通，電抗器60產生的熱量也通過其連通的散熱風道50排出逆變器柜體。

本實用新型提供的逆變器柜將柜體隔為上部腔體20和下部腔體30，將發熱量大的功率模塊40和電抗器60分開放置在上部腔體20和下部腔體30內；再將下部腔體30分隔成前部腔體310和后部腔體320，分別用于放置前述發熱量大的電抗器60和低功率器件70，將低功率器件70與發熱量大的器件分開放置。此外，功率模塊40和電抗器60共用設置在上部腔體20后部的散熱風道50來散熱，并且被分開放置的低功率器件70可獨立地進行散熱。這種逆變器柜不僅布局合理、可減少其占用的空間，而且可改善逆變器柜的散熱性能。

由于前部腔體310內設置的低功率器件70的發熱量比較小，因此在逆變器工作過程中可通過自然降溫的方式來進行散熱。例如，可在前部腔體310側的柜體側壁上設置至少一個通風口，通過這些通風口將低功率器件70產生的熱量排出逆變器柜體。

在一種可選的實現方式中，功率模塊40采用三相熱管散熱器進行散熱。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，更有利于提高功率模塊40的散熱性能，減少功率模塊40的占用空間，從而降低機柜的柜體成本。

為了將功率模塊40和電抗器60產生的熱量有效地排出柜體，根據本實用新型的示例性實施例，該逆變器柜還設有風機組件140。具體地，可在柜體后部的上側設有散熱排風口130，在所述柜體10內側、所述散熱排風口130處設置有風機組件140。

為了得到更為有效的散熱效果，風機組件140可采用離心風機將進入散熱風道50的熱空氣排出逆變器柜。此外，還可利用空氣熱脹冷縮的原理，散熱風道50在逆變器柜內豎直地設置，熱空氣沿散熱風道50向上運動，利于熱空氣運動并被排出。相應地，風機組件140的離心風機將吸入的熱空氣旋轉90°水平向散熱排風口130運動并被排出，在此過程中不產生出風風量的明顯損耗。

以下將具體描述逆變器柜內各器件的設置以及其連接關系。

設置在上部腔體20內的功率模塊40的輸出端與后部腔體320內的電抗器60電連接，例如，功率模塊40通過穿過散熱風道50的電纜或銅排連接到電抗器60。

此外，可選地，在逆變器柜上部腔體20的前部、功率模塊40的上方還設有控制電路板150，以有效地利用上部腔體20的控件。控制電路板150用來控制逆變器的正常工作。

為了更合理的布置逆變器的元器件，根據本實用新型的可選實施方式，將逆變器柜體的下部腔體30的前部腔體310隔為直流側子腔體311和交流側子腔體312，直流側子腔體311內設有直流側單元模塊90，交流側子腔體312內設有交流側元器件100，使得下部腔體30內的器件設置更為有序，并且便于安裝和維護。

圖4示出直流側單元模塊90的一種示例性結構。參照圖4，直流側單元模塊90包括直流電流傳感器910和直流斷路器920，其中，直流斷路器920用于提供限流、短路保護等功能，直流電流傳感器910通過銅排與直流斷路器920連接，用于感測輸入到直流側單元模塊90的直流電流。此外，直流側子腔體311內還設有與直流側單元模塊90連接的熔斷器120，用于直流側單元模塊90的過載保護。

另一方面，可選地，設置在交流側子腔體312內的交流側元器件100可包括接線端子組件1010和用于交流電路的限流、短路保護的交流斷路器1020。用于對直流電流和交流電流進行轉接供電的接線端子組件1010，可設置在交流斷路器1020的上方，但不限于此。

可選地，逆變器柜體的下部腔體30的后部腔體320內還設有交流接觸器110，電抗器60的輸出端通過銅排或者電纜與交流接觸器110的輸入端連接，交流接觸器110的輸出端通過銅排或者電纜與交流側子腔體312內的交流斷路器1020的輸入端連接，而交流斷路器1020的輸出端即為逆變器的交流輸出端。

外部電流通過直流側單元模塊90的輸入端進入直流側子腔體311內，然后流經熔斷器120，最后通過功率模塊40的輸入端進入功率模塊40并將直流電轉換為交流電。經功率模塊40轉換為交流電流后，依次經過電抗器60、交流接觸器110和交流斷路1020，最后交流電從交流斷路器1020的輸出端輸出。

需要指出，前述下部腔體30內的各個器件不限于設置在前述相應的直流側子腔體311和交流側子腔體312內。在不對下部腔體30進行分割的情況下，在能夠滿足器件之間的連接關系的前提下，可以采用其他替代的布置/設置方式。

本實用新型的示例性實施例還提供一種包括如前所述的逆變器柜的光伏發電系統。

本實用新型的示例性實施例還提供一種包括如前所述的逆變器柜的風力發電機組。

本實用新型實施例提供的逆變器柜具有如下有益效果：

本實用新型提供的逆變器柜分成上部腔體和下部腔體，在上部腔體內設置功率模塊，在下部腔體內設置電抗器，功率模塊和電抗器發出的熱量均通過兩者共用的、設置在上部腔體內的散熱風道排出逆變器柜，可有效地提高逆變器的散熱性能。在此基礎上，還將下部腔體分隔成前部腔體和后部腔體，在后部腔體內設有電抗器，將發熱量小的逆變器元器件設置在逆變器柜前部腔體內，將低功率器件與高功率器件分隔設置，使得低功率器件免受高功率器件釋放熱量的影響，有利于延長元器件的使用壽命。此外，通過將柜體分隔成上部腔體、下部腔體、前部腔體和后部腔體用于放置逆變器元器件并且設置共用的散熱風道，使得逆變器柜內的布置合理，可有效地減少逆變器柜體的體積，節省其占用的空間，降低逆變器柜的成本。

本實用新型實施例提供的光伏發電系統和/或風力發電機組具有前述逆變器柜的有益效果。

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。