一種用于級聯式高壓大功率變流器的結構裝置的制作方法

本實用新型屬于電力電子技術領域，特別涉及一種應用于風機，泵類負荷調節系統中的一種用于級聯式高壓大功率變流器的結構裝置。

背景技術：

目前，高壓大功率變頻器經過了多年的發展，從技術和市場來看都趨于成熟。近年來，由于眾多廠家的加入，導致目前的市場競爭更加激烈。高壓變頻器將向著高性能、高可靠性、低價格的方向發展。但是在小容量產品上，唯有推出性價比更高的產品，才能為未來的產品推廣應用帶來更加廣闊的前景，國內裝機的總臺數會因為總體價格的下降而激增。現有產品的技術和性能特點都未在眾多的變頻器廠家中脫穎而出，單從設備結構來說，現有產品是控制柜，單元逆變柜，移相變壓器柜和旁通柜各個柜體單獨裝配，最終拼柜在一起。在現有嚴峻的市場形勢下，開發更高性能，成本更低的產品勢在必行，那么在現有結構上進行整合便是個很好的途徑，這些柜體中，只有變壓器和功率單元需要通風散熱，而控制柜和旁通柜不需要通風散熱，旁通柜也是可以根據用戶需求來選配的，結合這些考慮，若除開旁通柜，把剩余3個柜體全部整合在一起，變成一個柜體，那就可以節省更多的空間，還可以共享散熱風機資源，對于低成本和高可靠性上跨了一大步。那么整合三個柜體有什么難度呢，首先一個就是散熱問題，由于變壓器和功率單元都需要散熱，但所需要的散熱功率是不同的，如何分配風量來進行散熱就是一個難點，需要調整變壓器的風隔板來找到最佳分配位置；第二，結構上的緊湊使得裝配工藝難度增加，裝配的先后順序等也提出了更高的要求，設備在裝配完成后就不能直接觀察到變壓器二次側接線情況，對于檢修維護來說難度較大。第三，功率單元，移相變壓器，控制柜整合在一個柜體里面，這三者質量差異大，匹配不同質量的變壓器，設備整體重心點也會產生變化，排布上又不對稱時，怎么保持整體吊裝的平衡又是一個問題。

技術實現要素：

參照我公司已成功研發的歷代變流器，以及使用高壓變頻器多年積累的技術基礎，為解決背景技術中存在的問題，我們研發出新一代的用于級聯式高壓大功率變流器的結構裝置。

本實用新型技術方案如下：

一種用于級聯式高壓大功率變流器的結構裝置，其特征在于：所述裝置包括功率單元、移相變壓器、風機及控制柜，并集成安裝在一個柜體內，所述柜體分為前、后室，所述前、后室采用風隔板隔開，前室安裝有若干功率單元，后室左右分為變壓器腔室和控制柜腔室，所述移相變壓器、控制柜分別內置于變壓器腔室和控制柜腔室，所述柜體頂部設置有風機。

進一步的，所述變壓器腔室內預留有與功率單元共享的整體風道，功率單元的風道通過散熱器、風隔板開孔通向整體風道。

進一步的，所述控制柜腔室為獨立腔室，并與整體風道隔離。

進一步的，所述功率單元與移相變壓器通過電纜連接，所述電纜一端與移相變壓器的二次側出線端焊接，另一端與功率單元的進線銅排采用螺釘連接；所述電纜連接后放置于整體風道中。

進一步的，所述柜體底部布置有若干可伸縮吊裝點。

進一步的，移相變壓器外部線圈高度的2/3處設置有圍繞移相變壓器外部線圈的橫向隔板，所述橫向隔板與移相變壓器外部線圈之間形成狹縫。

進一步的，移相變壓器外部線圈高度的1/3處設置有圍繞移相變壓器外部線圈的橫向隔板，所述橫向隔板與移相變壓器外部線圈之間形成狹縫。

進一步的，所述狹縫的寬度為2cm至3cm。橫向隔板與變壓器外部線圈之間的狹縫在2cm至3cm時，外部線圈表面風速比沒有橫向隔板時風速可提高2至3倍。

進一步的，所述柜體前后都開有進風口，并在進風口位置設置百葉窗，所述百葉窗設置有濾網，所述濾網含有阻燃聚氨酯海綿；前門百葉窗面積遠大于每一功率單元對應的前門板上設置的進風口面積；后門進風口設置在靠近變壓器腔室底部的后門板上，百葉窗面積遠大于移相變壓器內部線圈進風口面積。

本實用新型與現有技術相比的有益效果是：

現有技術，功率單元一個柜體，移相變壓器一個柜體，控制柜一個柜體，最后三個柜體拼柜成為一個設備，本實用新型的整體結構設計為功率單元、移相變壓器以及控制柜全部合成為一個柜體，比起現有技術，設備的空間利用率極高，設備占地面積小，成本顯著降低。

在大型電力電子設備中，電子元器件隨著溫度的升高，壽命會降低，失效率會增大，前部腔室的冷風從前門的百葉窗流經功率單元散熱器后，將功率器件的熱損耗功率帶出來變為熱風匯總到后部整體風道中，后部腔室的冷風從后門的變壓器底部進入流經內部線圈直至出風口，還有一部分流經變壓器外表面并與功率器件帶出來的熱風匯集到后部整體風道中，由頂部風機將熱風帶出柜體外部排入大氣中，該結構裝置中功率單元與變壓器共用整體風道的設計使得所有熱源散熱方式為并聯散熱，有效提高了風機的利用率。

在變壓器二次側與功率單元連接部分，現有情況是電纜兩端都采用螺釘連接，維護檢修量較大，本實用新型中變壓器二次側出線端與電纜一端采用焊接形式，電纜另一端與功率單元進線銅排采用螺釘連接，維護檢修量減少一半，可靠性提高一倍，并且直接對變壓器線圈與電纜連接處采用焊接形式，設備整體裝配好之后，不用在檢查連接處是否松動。

在設備整體吊裝方面，現有技術為三個柜體，需要分別吊裝三次，才能完成包裝發運，設備到現場也同樣需要分別吊裝三次才能完成，設備就位后，還需要進行多柜的拼裝及跨柜走線，完成后要需要二次檢查線路是否連接正確；本實用新型僅僅需要吊裝一次就能包裝發運，內部連線在廠內已經完成，到現場無需再次連接內部線纜，提高了廠內及現場的工作效率及可靠性；同時三合一柜體采用整體設備包裝發貨安裝，在底部設置若干伸縮吊點可以調節應對重心偏心程度。

移相變壓器在自然冷卻的時候，外部線圈溫度最高點出現在線圈的2/3處，在變壓器線圈高度的2/3處設置橫向隔板，狹縫效應使得變壓器外部線圈表面風速提高，在變壓器線圈1/3的高度處設置橫向隔板，使用風道導流讓更多移相變壓器入風口冷風進入移相變壓器內部線圈，進而提高內部線圈風速，從而提高散熱能力。

附圖說明

圖1為本實用新型的正視圖。

圖2為本實用新型的背視圖。

圖3為本實用新型去前門板圖。

圖4為本實用新型去后門板圖。

圖5為本實用新型內部結構圖。

圖6為本實用新型俯視橫截面圖。

其中，圖中標記：1為移相變壓器，2為控制柜，3為風機，4為百葉窗，5為吊裝點，6為人機界面，7為串聯銅排，8為絕緣杠，9為功率單元，10為風隔板，11為散熱器，12為電纜，13為移相變壓器的二次側，14為橫向隔板，15為進風口。

具體實施方式

以下結合附圖進一步對本實用新型涉及的一種用于級聯式高壓大功率變流器的結構裝置進行描述。在裝配此設備時，裝配工藝尤為重要，需將柜體底座就位后，首先將移相變壓器和控制柜單獨吊裝到底座上安裝，然后將柜體框架從上部吊裝套入移相變壓器和控制柜，在用螺釘將框架與底座連接，并依次在框架內部從前到后，從上到下搭接絕緣杠，風隔板，然后將功率單元推入絕緣杠上，最后在柜頂安裝風機。

如圖1所示，本實用新型的變流器單元設備放置在柜體內，設備的通風方式為水平通風，冷風從前門上的百葉窗4進入柜內，并行經過多個功率單元的散熱器葉片，匯集到柜體后部風道內，在由頂部風機3抽出。

如圖2所示，移相變壓器從后門上的百葉窗4進入變壓器線圈內部及外部，外部線圈的風與經過功率單元散熱器的風匯合后由柜體頂部風機3將熱風抽出，內部線圈的風直接從線圈頂部抽出。柜體后部左邊為控制室，控制室是獨立腔室，與移相變壓器及功率單元的風道隔開，設備的人機界面6窗口設置在控制室門面板上，柜體后部右邊為變壓器室的進風口，進風口面積遠大于變壓器內部線圈進風面積。

如圖3所示，柜內前部有若干層絕緣杠8，每層并列排布若干個功率單元9，每個功率單元9之間用串聯銅排7連接，與后部使用風隔板10隔開，只有單元上的散熱器11葉片可以通向后部風道，風機運行時向外抽風，使得柜體內風道形成負壓，將電子器件的熱量由散熱器11的散熱片表面冷風帶出，達到風冷的效果。

如圖4所示，柜內后部分為左右腔室，左邊是控制柜2腔室，右邊是移相變壓器1腔室，并在移相變壓器1周圍設置風隔板10，使得風隔板10與變壓器外部線圈之間形成狹縫效應來提高變壓器底部線圈入風口風速和線圈外部表面風速，更加高效率的將變壓器熱量帶出。

如圖5所示，柜體前后百葉窗位置為進風口15，前面入口的冷風流經各個功率單元9的散熱器11匯集到后部，與移相變壓器1靠近功率單元9一側的外部線圈的風混合向頂部出風，后面入口的冷風流經移相變壓器1內部線圈和遠離功率單元9一側的外部線圈向頂部出風，前后形成并聯風路。

如圖6所示，此圖為設備整體俯視圖，功率單元9，控制柜2，移相變壓器1分別分布在底座上，底座上前后各有5個吊裝點5，根據放置不同重量的變壓器，可以調節起吊點以保證重心平穩起吊。

對于具體實施方式的理解的描述僅僅是為幫助理解本實用新型，而不是用來限制本實用新型的。本領域技術人員均可以利用本實用新型的思想進行一些改動和變化，只要其技術手段有脫離本實用新型的思想和要點，仍然在本實用新型的保護范圍之內。