CN104795968A - 变频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频器，包括柜体，设置在柜体内的模块化组件，以及设置在柜体外部的散热器组件。其中，模块化组件包括交流支路器件组、直流支路器件组、电气器件组和功率器件组，柜体通过隔板分为第一柜体和第二柜体，第一柜体用于容纳交流支路器件组，第二柜体包括用于容纳电气器件组的第一区域、用于容纳功率器件组的第二区域以及用于容纳直流支路器件组的第三区域。本发明通过合理布置各个模块化组件，使变频器组装结构更为合理紧凑，易于其扩展维护和制造安装。同时，本发明还能够实现变频器的电网复合供电并可并网发电，在达到所需使用功能的同时还兼具良好的散热性能。

Description

变频器

技术领域

本发明涉及一种电气设备，特别是一种变频器。

背景技术

目前现有的变频器的设计多种多样，有的变频器由于内部器件布置不合理，导致其散热性能较差，当变频器现场应用时，由于发热严重，致使变频器内部的器件失效，如电容炸裂等，这大大地影响了元件的使用寿命以及变频器的使用安全性；有的变频器设计只能完成单一的使用功能，因此在需要使用新能源实现交流电动机转速的调节和并网发电时，需要同时应用两种功能的变频器，这便造成了变频器在使用时价格高，占地大的问题，形成资源的浪费；另外，现有的变频器还存在通用化组装不合理、不易扩展以及维护等问题，这在提高变频器生产成本的同时也提高了变频器内部元件的组装成本。

针对现有技术的不足，本发明技术旨在提供一种内部元件模块化，并且各模块组装合理、易于扩展维护和制造安装的变频器，以使变频器的结构更为合理紧凑的同时达到更好的使用效果。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提出了一种内部元件模块化，并且各模块组装合理、易于扩展维护和制造安装的变频器，以使变频器的结构更为合理紧凑。同时，本发明还能够实现变频器的电网复合供电并可并网发电，在达到所需使用功能的同时还兼具良好的散热性能。

根据本发明提供的一种变频器，包括柜体，设置在柜体内的模块化组件，以及设置在柜体外部的散热器组件。其中，模块化组件包括交流支路器件组、直流支路器件组、电气器件组和功率器件组，柜体通过隔板分为第一柜体和第二柜体，第一柜体用于容纳交流支路器件组，第二柜体包括用于容纳电气器件组的第一区域、用于容纳功率器件组的第二区域以及用于容纳直流支路器件组的第三区域。通过在第一柜体和第二柜体内的各个区域合理放置各个器件组来使变频器内部元器件模块化，使其利于各个元器件的摆放及安装，大大减小了变频器体积的同时节省了变频器的安装成本。同时，各个器件组的设置方式也使变频器内的各个模块易于扩展和维护。

在一些实施方案中，第一区域位于第二柜体的上部外侧，并且第一区域设置有可相对于隔板在0度至90度范围内打开或关闭的电气安装板。在第一区域内设置的电气安装板用于安装电气元件，其能够将变频器内所有的电气元件高度集成安装在一起，优选可将电气元件设置在电气安装板的正反两面，其安装面积大，可方便进行直流侧电控元器件的扩展。另外，电气安装板设置在第二柜体的上部外侧，其可相对于隔板向外打开或向内关闭，不会影响其他区域内各个元器件的安装与维护，同时还能够巧妙的挡住变频器内部的连线，使变频器整体布局美观。

在一些实施方案中，电气安装板的上下两端还设置有上部线槽和下部线槽，上部线槽和下部线槽之间设置有避让孔。上部线槽和下部线槽分别用于引导电气元件的高压线缆和低压线缆，这样设置既可以减少多余的走线，降低成本，又可以避免高低压线缆之间的互相干扰，从而保证电信号传输的质量。而上部线槽和下部线槽之间设置的避让孔可用于避让位于第一区域内侧的第三区域中的直流断路器的操作杆，该设置方便直流断路器控制的同时充分地利用了第二柜体的内部空间，使其内部结构更为紧凑。

在一些实施方案中，第二区域位于第二柜体的下部，并且第二区域包括快插装置和用于滑动推入功率器件组的导轨，快插装置用于实现当功率器件组随轨道推入后功率器件组的电气连接。通过采用快插装置，能够快速完成功率器件组的电气连接，而通过导轨装置可方便功率器件组的安装固定与拆卸。

在一些实施方案中，功率器件组包括间隔设置的变频器模块以及用于连接变频器模块的低感母排，低感母排可选择地连接位于第三区域的直流支路器件组。低感母排用于选择性接入直流支路器件组，即选择性接入新能源直流。

在一些实施方案中，第三区域位于第二柜体的上部内侧，并且第三区域内设置有用于固定安装直流支路器件组的安装梁。优选可在安装梁的正面安装直流器件组，在安装梁的背面布置安装出线母排，由于出现母排在应用过程中不需要维护，因此将其设置在安装梁的背面可使布置更为合理。通过这种设置，可充分利用第三区域的安装空间。

在一些实施方案中，直流支路器件组包括顺次连接在安装梁上的直流断路器和直流EMI滤波器，并且安装梁上还设置有用于固定不同种类的直流断路器和直流EMI滤波器的安装孔。该安装孔可满足变频器在不同功率等级，不同规格的直流断路器、直流EMI滤波器的需求下的选择与安装，其利于直流断路器、直流EMI滤波器的连接以及后期的维护。同时，直流器件组中的器件按照上述的连接方式进行连接，可依据主电路电流流向合理利用空间，优化电连接，使连线结构更为简单。

在一些实施方案中，交流支路器件组包括顺次连接的交流断路器、交流EMI滤波器、电抗器以及滤波电容器。该连接方式依据主电路电流流向优化了电连接，使连线结构更为简单。同时，合理的布线后更好地利用了柜内的空间。

在一些实施方案中，第一柜体内设置有用于固定交流器件组的固定梁，交流断路器固定连接在固定梁上，交流EMI滤波器固定在隔板上，电抗器固定于第一柜体的底板上，滤波电容器固定于与隔板相对的侧板上。通过分别设置交流支路器件组中的各器件的位置，可利于其相互之间的连接以及依据变频器主电路的电流流向进行连接，这样可优化个器件的电连接，使母排结构简单，利于后期的组装与维护。另外，通过对各器件设置这种固定方式，可结合柜体外部的散热器组件形成更好的散热通道，优化了风向路径，很好地满足了散热要求。

在一些实施方案中，散热器组件包括连通在一起的两个散热器，任意一个散热器包括风机、换热机以及位于风机和换热机之间的风道，其中，风道分别与第一柜体和第二柜体的内部相连通，两个换热机相连并通有用于对变频器内部除湿的冷却介质。通过设置散热器组件与第一柜体和第二柜体的内部分别形成循环散热通道，可提高换热效率，在风机和换热机的共同作用下可达到很好的散热效果。另外，两个换热机相连并通有用于对变频器内部除湿的冷却介质，当柜内的热空气进入换热机时，该冷却介质作为温度的最低点，使热空气中的水汽在该处凝聚，形成凝露，通过这种设置可避免变频器内部形成凝露，从而达到对变频器内部除湿的目的。

相比于现有技术，本发明具有以下优点：

1)本发明变频器内部元件的模块化使变频器各模块组装合理、易于扩展维护和制造安装，其结构更为合理紧凑。

2)本发明变频器中的直流支路器件组可选配，能够实现新能源、电网复合供电并可并网发电(能量可全面双向流动)。

3)本发明变频器内的各个元件安装时根据主电路电流流向优化了电连接，使连线结构更为简单。

4)本发明的变频器内部可根据不同的使用功率等级来安装不同型号的相关器件，其拆装方便，易于维护。

5)本发明的变频器通过设置散热器组件与第一柜体和第二柜体的内部分别形成循环散热通道，可提高换热效率，在风机和换热机的共同作用下可达到很好的恒温恒湿效果。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是根据本发明的变频器的结构示意图；

图2是根据本发明的变频器内部结构的主视示意图；

图3是根据本发明的变频器的后视示意图；

图4是根据本发明的变频器内部结构的右视示意图；

图5是根据本发明的变频器内部结构的左视示意图；

图6是根据本发明的变频器中直流器件组的示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

这里所介绍的细节是示例性的，并仅用来对本发明的实施例进行例证性讨论，它们的存在是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。关于这一点，这里并没有试图对本发明的结构细节作超出于基本理解本发明所需的程度的介绍，本领域的技术人员通过说明书及其附图可以清楚地理解如何在实践中实施本发明的几种形式。

图1、图2分别显示了根据本发明的变频器100的结构示意图和变频器100的内部结构示意图。根据本发明提供的一种变频器100，包括柜体10，设置在柜体10内的模块化组件，以及设置在柜体10外部的散热器组件60。其中，模块化组件包括交流支路器件组20、直流支路器件组30(如图6所示)、电气器件组40和功率器件组50，柜体10通过隔板13分为第一柜体11和第二柜体12，第一柜体11用于容纳交流支路器件组20，第二柜体12包括用于容纳电气器件组40的第一区域A、用于容纳功率器件组50的第二区域B以及用于容纳直流支路器件组30的第三区域C(如图4所示)。通过在第一柜体11和第二柜体12内的各个区域合理放置各个器件组来使变频器100内部元器件模块化，使其利于各个元器件的摆放及安装，大大节省了变频器100的安装成本。

如图2所示，第一区域A位于第二柜体12的上部外侧，并且第一区域A设置有可相对于隔板13在0度至90度范围内打开或关闭的电气安装板41。在第一区域A内设置的电气安装板41用于安装电气元件42，其能够将变频器100内所有的电气元件42集成安装在一起，优选可将电气元件42设置在电气安装板41的正反两面，其安装面积大，可方便进行直流侧电控元器件的扩展。另外，电气安装板41设置在第二柜体12的上部外侧，其可相对于隔板13向外打开或向内关闭，优选地，电气安装板41可通过铰链用螺栓连接固定在隔板13上，使其可以在0度至90度范围内打开或关闭。该设置不会影响其他区域内各个元器件的安装与维护，同时还能够巧妙的挡住变频器100内部的连线，使变频器100整体布局美观。

优选地，电气板安装板41的上下两端还设置有上部线槽43和下部线槽44，上部线槽43和下部线槽44之间设置有避让孔45。上部线槽43和下部线槽44分别用于引导电气元件42的高压线缆和低压线缆，优选将电气元件42中的高压电控元器布置在上部线槽43的附近，低压电控元器件布置在下部线槽44的附近，以便上部线槽43通低压线束，下部线槽44通高压线束，从而使高、低压电控元件分开走线，这样设置既可以减少多余的走线，降低成本，又可以避免高低压线缆之间的互相干扰，从而保证电信号传输的质量。而上部线槽43和下部线槽44之间设置的避让孔45可用于避让位于第一区域A内侧的第三区域C中的直流断路器32(如图6所示)的操作杆321。

根据本发明，如图2所示，第二区域B位于第二柜体12的下部，并且第二区域B包括快插装置51(如图4所示)和用于滑动推入功率器件组50的导轨52，快插装置51用于实现当功率器件组50随导轨52推入后功率器件组50的电气连接。通过采用快插装置51，能够快速完成功率器件组50的电气连接，而通过导轨52可方便省力地安装固定功率器件组50。

优选地，如图4所示，在柜体12的底板上安装有导轨52。当功率器件组50通过导轨52被推入柜体12后，与快插装置51进行电气连接，并采用螺栓连接将功率器件组50固定在柜体12的底板上。

如图2所示，功率器件组50包括间隔设置的变频器模块531、532以及用于连接变频器模块531和532的低感母排533，低感母排533可选择地连接位于第三区域C的直流支路器件组30。可以理解的是，变频器模块的个数根据需要可以设置多个。优选地，低感母排533顶部预留有安装孔，当选配直流支路器件组30时，可接入新能源直流。另外，由于变频器模块531、532为变频器100中的主要发热部件，因此可优选设置单独的冷却系统，如变频器模块531、532可安装在通有冷却介质的冷板上，变频器模块531、532单独各通有一路冷却介质，通过调节调节阀，分别控制变频器模块温度。

根据本发明，如图4所示，第三区域C位于第二柜体12的上部内侧，并且第三区域C内设置有用于固定安装直流支路器件组30的安装梁34(如图6所示)。优选可在安装梁34的正面安装直流器件组30，在安装梁34的背面布置安装出线母排36，其可通过固定绝缘座与安装横梁34固定在一起，由于出线母排36在应用过程中不需要维护，因此将其设置在安装梁34的背面可使布置更为合理。出线母排36对应柜体12的背板上设置有对外出线的出线盒38，优选地，出线盒38可为活动安装板，以方便接线操作作业。直流进线盒33采用螺栓固定安装在柜体12的右侧板上。优选地，直流进线盒33可采用活动安装板，可方便不同安装场所的接线作业。通过以上设置，可充分利用第三区域的安装空间并方便走线。

根据本发明，如图6所示，依据电流流向，直流支路器件组30包括顺次连接在安装梁34上的直流断路器32和直流EMI滤波器31，并且安装梁34上还设置有用于固定不同种类的直流断路器32和直流EMI滤波器31的安装孔(图中未示出)。该安装孔可满足变频器在不同功率等级、不同规格的直流断路器32以及直流EMI滤波器31的需求下的选择与安装，其利于直流断路器32、直流EMI滤波器31的组装以及后期的维护。同时，直流支路器件组30中的器件按照上述的连接方式进行连接，可依据主电路电流流向合理利用空间，优化电连接，使连线结构更为简单。

根据本发明，如图2所示，交流支路器件组20包括顺次连接的交流断路器21、交流EMI滤波器22、电抗器23以及滤波电容器24。该连接方式依据主电路电流流向优化了电连接，使连线结构更为简单。同时，合理的布线后更好地利用了柜内的空间。

如图2、图5所示，交流断路器21采用螺栓安装在柜体11的固定梁25的正面。固定梁25设有对应几种常用交流断路器21的安装孔位，实际应用时，根据需求安装不同规格的交流断路器21。固定梁25的背面布置安装交流进线母排26(如图5所示)，其通过固定绝缘座与固定梁固定，由于交流进线母排26在应用过程中不需要维护，因此安装在固定梁25的背面可以充分利用柜体11的空间。如图3所示，与交流进线母排26相对应的柜体11的背板上设置有交流进线盒27，其安装可采用活动安装板，以便适应不同安装场所的接线作业。

优选地，交流断路器21固定连接在固定梁25上，交流EMI滤波器22固定在隔板13上，电抗器23固定于第一柜体11的底板上，滤波电容器24固定于与隔板13相对的侧板上。其中，隔板13上设有对应几种常用交流EMI滤波器22的安装孔位，实际应用时，根据需求安装不同规格的EMI滤波器203；电抗器23通过螺栓直接固定安装在第一柜体11的底部，很好的保证了变频器第一柜体11的强度；滤波电容组件24通过螺母安装在第一柜体的侧板上，作为柜内风道的组成部分，合理利用空间，利于柜体散热。通过分别设置交流支路器件组20中的各器件的位置，可利于其相互之间的连接，依据变频器主电路的电流流向进行连接，这样可保证各器件之间依据电流流流向首尾相对，优化了各器件的电连接，同时也使母排结构更简单，利于后期的组装与维护。另外，通过对各器件设置这种固定方式，可结合柜体11外部的散热器组件形成更好的散热通道，优化了风向路径，很好地满足了散热要求。

根据本发明，如图2、4、5所示，变频器100中各个器件组之间通过母排和线缆连接实现电气连接，变频器100的外部三相交流进线接入交流进线盒27，通过交流进线母排26接至交流断路器21，交流电流经过交流断路器21，通过内部电气连接，经过交流EMI滤波器22，电抗器23，滤波电容24和功率器件组50，经过整流逆变成频率、电压均可调的三相交流电。根据本发明，可根据需要选择性接入直流支路器件组30，可配置的外部新能源直流进线接入直流进线盒33，通过直流进线母排37转接至直流断路器32，直流电流经过直流断路器32，通过内部电气连接，经过直流EMI滤波器31，汇集至中间直流低感母排533。

根据本发明，如图3所示，柜体10的外部还设置有相应的散热器组件60。优选地，柜体10采用密封条全封闭。散热器组件60包括连通在一起的两个散热器61和62。并且散热器61和62均通有用于对所述变频器内部除湿的冷却介质，当柜内的热空气进入换热机时，该冷却介质作为温度的最低点，使热空气中的水汽在该处凝聚，形成凝露，通过这种设置可避免变频器100内部形成凝露，从而达到对变频器100内部除湿的目的，该冷却介质优选为冷媒。

散热器61由风道611，风机612和换热机613组成。风道611为L型，风机612对应安装在第一柜体11的出风口处，换热机613对应安装在第一柜体11的进风口处。如图2和图3所示，第一柜体11内部，滤波电容器24、电抗器23与柜门相互配合形成内部流道，与风道611一起构成一个内循环系统。风机612将冷空气吹入柜体11内时，冷空气流过滤波电容器24，电抗器23等主要发热器件，带走柜内热量，冷空气变为热空气后流经换热机613，换热机613中的冷却介质吸收热空气中的热量完成降温散热。换热机613作为温度最低点，空气中的水汽在换热机613上凝露，将冷凝水排出，得到干冷空气。

散热器62由风道621，风机622和换热机623组成。风道621为L型，风机622对应安装在第二柜体12的出风口处，换热机623对应安装在第二柜体12的进风口处。如图2和图3所示，柜体12内部，功率器件组50与柜门相互配合形成内部流道，与风道621一起构成一个内循环系统。风机622把冷空气吹入柜体12内，冷空气流过功率器件组50中的发热器件，带走柜内热量，使冷空气变成热空气，热空气穿过换热器623，换热器623中的冷却介质吸收空气中的热量。换热器623作为温度最低点，空气中的水汽在换热器上凝露，将冷凝水排出，得到干冷空气。

优选地，换热机613与换热机623通过管道串联。由于第一柜体11内的发热量大于第二柜体12内的发热量，因此把换热机613作为冷却介质接入的前端，冷却介质经过调节阀，依次流过换热机613，换热机623。第一柜体11、第二柜体12内分别安装温度传感器，反馈信号控制调节阀及风机612、风机622的转速，保持柜内温湿度，以达到恒温恒湿的目的。

应注意的是，前面所述的例子仅以解释为目的，而不能认为是限制了本发明。虽然已经根据示例性实施例对本发明进行了描述，然而应当理解，这里使用的是描述性和说明性的语言，而不是限制性的语言。在当前所述的和修改的所附权利要求的范围内，在不脱离本发明的范围和精神的范围中，可以对本发明进行改变。尽管这里已经根据特定的方式、材料和实施例对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于这里公开的细节；相反，本发明可扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等同功能的结构、方法和应用。

Claims (10)

1.一种变频器，包括：

柜体，

设置在所述柜体内的模块化组件，所述模块化组件包括交流支路器件组、直流支路器件组、电气器件组和功率器件组，以及

设置在所述柜体外部的散热器组件，

其中，所述柜体通过隔板分为第一柜体和第二柜体，所述第一柜体用于容纳所述交流支路器件组，所述第二柜体包括用于容纳所述电气器件组的第一区域、用于容纳所述功率器件组的第二区域以及用于容纳所述直流支路器件组的第三区域。

2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述第一区域位于所述第二柜体的上部外侧，并且所述第一区域设置有可相对于所述隔板在0度至90度范围内打开或关闭的电气安装板。

3.根据权利要求2所述的变频器，其特征在于，所述电气安装板的上下两端还设置有上部线槽和下部线槽，所述上部线槽和下部线槽之间设置有避让孔。

4.根据权利要求1至3中任一所述的变频器，其特征在于，所述第二区域位于所述第二柜体的下部，并且所述第二区域包括快插装置和用于滑动推入所述功率器件组的导轨，所述快插装置用于实现当所述功率器件组随所述轨道推入后所述功率器件组的电气连接。

5.根据权利要求1至4中任一所述的变频器，其特征在于，所述功率器件组包括间隔设置的变频器模块以及用于连接所述变频器模块的低感母排，所述低感母排可选择地连接位于所述第三区域的直流支路器件组。

6.根据权利要求1至5中任一所述的变频器，其特征在于，所述第三区域位于所述第二柜体的上部内侧，并且所述第三区域内设置有用于固定安装所述直流支路器件组的安装梁。

7.根据权利要求6所述的变频器，其特征在于，所述直流支路器件组包括顺次连接在所述安装梁上的直流断路器和直流EMI滤波器，并且所述安装梁上还设置有用于固定不同种类的直流断路器和直流EMI滤波器的安装孔。

8.根据权利要求1至7中任一所述的变频器，其特征在于，位于所述第一柜体内的交流支路器件组包括顺次连接的交流断路器、交流EMI滤波器、电抗器以及滤波电容器。

9.根据权利要求8所述的变频器，其特征在于，所述第一柜体内设置有用于固定所述交流器件组的固定梁，所述交流断路器固定连接在所述固定梁上，所述交流EMI滤波器固定在所述隔板上，所述电抗器固定于所述第一柜体的底板上，所述滤波电容器固定于与所述隔板相对的侧板上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的变频器，其特征在于，所述散热器组件包括连通在一起的两个散热器，任意一个所述散热器包括风机、换热机以及位于所述风机和所述换热机之间的风道，其中，所述风道分别与所述第一柜体和所述第二柜体的内部相连通，两个所述换热机相连并通有用于对所述变频器内部除湿的冷却介质。