CN109494992A - 一种变频器 - Google Patents

Abstract

一种变频器，其机箱形成有至少四个腔体，第一腔体中设置有交流进线单元，第二腔体中设置有直流进线单元，第三腔体中设置有交流滤波单元，第四腔体中设置有变流器单元，其中，第三腔体的第一侧板上安装有第一风扇，第二侧板上形成有通风口，第一风扇用于将第三腔体中的热空气抽离；第四腔体的背侧设置有冷媒换热系统，冷媒换热系统用于将第四腔体中的热量传导至第四腔体的外部。本发明所提供的变频器通过优化变频器内部布局与安装，从而保证了变频器的可靠散热，变频器的结构简单、易于制造安装。

Description

一种变频器

技术领域

本发明涉及变频器技术领域，具体地说，涉及一种变频器。

背景技术

变频器主电路为交-直-交形式，主电路中的逆变器单元会将接收到的直流电逆变成频率、电压均可调的三相交流电，从而给交流变频电动机供电，以满足电机要求。现有的大功率变频器由于变流器模块、电抗器等发热部件安装布局不合理，容易造成整柜散热效果不良的问题，从而导致器件寿命影响严重、可靠性降低等现象。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种变频器，所述变频器的机箱形成有至少四个腔体，第一腔体中设置有交流进线单元，第二腔体中设置有直流进线单元，第三腔体中设置有交流滤波单元，第四腔体中设置有变流器单元，

其中，所述第三腔体的第一侧板上安装有第一风扇，第二侧板上形成有通风口，所述第一风扇用于将所述第三腔体中的热空气抽离；

所述第四腔体的背侧设置有冷媒换热系统，所述冷媒换热系统用于将所述第四腔体中的热量传导至所述第四腔体的外部。

根据本发明的一个实施例，所述交流进线单元包括：

交流断路器，其设置在所述第一腔体的左上部，用于接收外部传输来的交流电；

滤波电容，其设置在所述第一腔体的右下部并与所述交流断路器电连接。

根据本发明的一个实施例，所述交流进线单元还包括交流磁环，所述交流断路器的输出线穿过所述交流磁环后与所述滤波电容电连接。

根据本发明的一个实施例，所述交流进线单元还包括：

交流进线盒，其安装在所述第一腔体的外壁上，所述交流进线盒中的交流母排穿过所述第一腔体的壳体与所述交流断路器电连接。

根据本发明的一个实施例，所述直流进线单元包括直流断路器和直流磁环，其中，所述直流断路器安装在所述第二腔体中的安装梁上，其输出线穿过所述直流磁环与所述变流器单元连接。

根据本发明的一个实施例，所述直流进线单元还包括：

直流进线盒，其安装在所述第二腔体的外壁上，所述直流进线盒中的直流母排穿过所述第二腔体的壳体与所述直流断路器电连接。

根据本发明的一个实施例，所述交流滤波单元包括：

电抗器，其设置在所述第三腔体的柜体底板上，所述第二侧板上的通风口位于所述电抗器的底部，外部空气由所述通风口穿过所述电抗器流向所述第一风扇；

汇流母排，其安装在用于分隔所述第三腔体和第四腔体的中隔板上并与所述电抗器电连接。

根据本发明的一个实施例，变流器单元包括：

若干变流器电路，其通过设置在所述第四腔体中的导向滑道推入所述第四腔体或从所述第四腔体中推出；

交流出线，其设置在所述第四腔体的背侧，用于将所述若干变流器电路输出的交流电传输至外部电路；

直流并入单元，其安装在所述变流器电路的顶部，一端与所述变流器电路连接，另一端与所述直流进线单元连接。

根据本发明的一个实施例，所述冷媒换热系统包括：

第二风扇，其设置在所述第四腔体的背侧，用于将风道内的冷空气吹入所述变流器单元；

换热装置，其设置在所述第四腔体的背侧并处于所述第二风扇的下方，其用于对风道内的热空气进行冷却。

根据本发明的一个实施例，所述变频器还包括控制单元，其中，所述控制单元包括集成抽拉板和低压控制元件，所述集成抽拉板通过设置在用于分隔所述第三腔体与第四腔体中隔板上的导轨插入或从所述第四腔体中抽出预设长度，所述低压控制单元设置在所述第二腔体中。

本发明所提供的变频器通过优化变频器内部布局与安装，从而保证了变频器结构简单、易于制造安装。同时，相较于现有的变频器，本发明所提供的变频器的柜体可靠墙安装，仅需通过正面前端操作维护，使用维护便利，减小了占用空间，扩大了使用场所，降低了用户建设使用成本。

现有的变频器没有具备良好的散热配置以适用于复杂的散热系统。例如在采用风机与板式散热器组成的散热系统中，变频器需要特制的风道作为配合，故障点增多、成本高，换热量的大小受到风道排布、散热器的工艺好坏等诸多因素的影响。而本发明所提供的变频器采用换热效率很高的冷媒冷却方式，使得柜内温度环境较低，布局可以更紧凑。

此外，本发明所提供的变频器的变流器功率单元采用了全封闭结构，其密闭性好、防水防尘，这样也就使得变频器能够在恶劣的工作环境中使用。本实施例所提供的变频器的控制单元采用集成抽拉板的结构，其组装方便、维护简单，有助于压缩柜内空间，从而减小整个变频器的体积。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的变频器的主视图；

图2是根据本发明一个实施例的变频器的交流进线盒的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的变频器的俯视图；

图4是根据本发明一个实施例的变频器的集成抽拉板的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

目前，对于功率较大的变频器装置而言，如果柜体散热效果不好，那么发热器件在箱体内部产生的热量将无法带走，从而使得柜内温度不均，局部温度过高，严重影响关键零部件的使用寿命，甚至发生严重事故。

随着行业的发展，变频器内部布局设计出现了多种形式和方案。目前由于散热风道的局限，传动的变频器多是采用上下走线的布局方式，这种布局方式会导致变频器体积过大、功率密度过小。在遇到一些对于变频器的体积要求较为严格的特殊场合(例如在机载的情况下)的时候，这种变频器的布局方式也就无法适用。

同时，变频器的变流器模块中大功率二极管在运行过程中发热比较严重，变频器柜内的合理散热也就非常重要。变频器柜内散热不合理的话，会造成变频器柜内的热量分布不均，从而导致变频器在实际应用过程中发热严重，甚至会发生器件炸裂的情况。

针对现有变频器所存在的问题，本发明提供了一种新的变频器，其中，图1示出了本实施例所提供的变频器的主视图。

如图1，本实施例所提供的变频器的机箱形成有四个腔体(即第一腔体101、第二腔体102、第三腔体103以及第四腔体104)。在图中，第一腔体101位于柜体的左上部，第二腔体102位于柜体的右上部，第三腔体103位于柜体的左下部，第四腔体104位于柜体的右下部。

具体地，本实施例中，变频器的柜体通过图1中竖直安装的中间隔板105分为左右两个大腔体，中间隔板左侧的腔体由图1中水平安装的第一隔板106划分为两个腔体(即位于第一隔板106上方的第一腔体101和位于第一隔板106下方的第三腔体103)，中间隔板右侧的腔体则由图1中水平安装的第二隔板107划分为两个腔体(即位于第二隔板107上方的第二腔体102和位于第三隔板107下方的第四腔体104)。

需要指出的是，在本发明的其它实施例中，根据实际需要，该变频器的机箱中所形成的腔体的数量还可以为五个以上，本发明不限于此。

本实施例中，第一腔体101中设置有交流进线单元。其中，交流进线单元优选地包括交流断路器201、滤波电容202、交流磁环203以及交流进线盒204。交流进线盒204安装在第一腔体101的外壁上，如图1所示，交流进线盒204优选的为柜体左侧外侧进线口安装的凸出的长方体形的盒体。

图2示出了本实施例中交流进线盒的结构示意图。

如图2所示，本实施例中，交流进线盒204内部采用环氧进线板204a来固定若干母排204b，并采用若干L型支架204c和螺栓来将母排204b与环氧进线板204a牢牢紧固起来，以防止母排204b晃动。此外，交流进线盒204还设置有盖板204d，盖板204d能够防止灰尘进入交流进线盒204。

当然，在本发明的其它实施例中，交流进线盒204还可以采用其它合理结构来实现，本发明不限于此。

再次如图1所示，本实施例中，交流断路器201设置在第一腔体101内且位于第一腔体101的左上部，其安装在柜体背板安装梁上。交流断路器201用于接收交流进线盒204所传输来的交流电，交流断路器201的出线为横向出线，随后该出线会折弯90度朝下穿过交流磁环203来与滤波电容202连接。本实施例中，滤波电容202设置在第一腔体101的右下部，其优选地竖直安装在用于分隔第一腔体101和第三腔体103的第一隔板106上。

需要指出的是，在本发明的其它实施例中，根据实际需要，交流进线单元还可以不配置交流进线盒204和/或交流磁环203，本发明不限于此。

如图1所示，本实施例中，第二腔体102中设置有直流进线单元。该直流进线单元优选地包括：直流断路器301、直流磁环302以及直流进线盒303。其中，直流进线盒303安装在第二腔体102的外壁上，直流进线盒303中的直流母排穿过第二腔体102的壳体与直流断路器301电连接。

本实施例中，直流断路器301优选地采用竖直安装的方式通过螺栓安装在第二腔体102中的安装梁上，其输出线从直流断路器301的下部延伸出并穿过直流磁环302来与设置在第四腔体104中的变流器单元连接。其中，直流断路器301优选地设置在第二腔体102的右侧部分以与位于右侧外壁上的直流进线盒303中的直流母排连接，直流磁环302优选地设置在直流断路器301的左侧。

随着现在常规能源紧张，电网压力越来越重，以往采用单一供电模式的大功率变频器已经成为耗能大户。变频器增加光伏直流输入功能，可以让变频器直接利用太阳能，从而减少对电网的电力消耗。

因此本实施例所提供的变频器增加了直流电源输入接口(即直流进线单元)，光伏电池板上的直流电源通过该直流输入接口便可以将直流电能传输至变频器内部，使得大功率变频器能够在使用传统电网电力的同时辅助以其它新能源，从而降低了电网压力。

如图1所示，本实施例中，第三腔体103中设置有交流滤波单元和第一风扇403。其中，交流滤波单元优选地包括电抗器401和汇流母排402。电抗器401设置在第三腔体103的柜体底板上，第一风扇403安装在第三腔体103的第一侧板(即图1中所示的左侧板)上并处于电抗器401的左上方。汇流母排402设置在电抗器401的右侧并安装在用于分隔第三腔体103与第四腔体104的中间隔板上。

本实施例中，第三腔体103的第二侧板(即图1所示的下侧板)上形成有通风口404，该通风口位于电抗器401的底部，这样第三腔体103也就可以通过开放的通风口404来与外界进行空气交换。具体地，本实施例中，当第一风扇403工作时，其会将第三腔体103内的空气抽离第三腔体103，这样外部冷空气也就可以通过通风口404吹向电抗器401的底部。当冷空气通过电抗器401的正下方和/或右下方进入第三腔体103后，其会穿过电抗器401的铁芯以及包线，从而被电抗器401的铁芯和包线加热变为热空气。热空气会被第一风扇403从第三腔体103中抽出，并从第三腔体103的第一侧板流出柜体，这样也就可以通过风冷的方式来对第三腔体103内的功率器件进行散热。

当然，在本发明的其它实施例中，第三腔体103内各个器件的布局方式还可以采用其它合理方式，本发明不限于此。

图3示出了本实施例所提供的变频器的俯视图。结合图1和图3所示，本实施例中，第四腔体104中设置有变流器单元，第四腔体104的背侧还设置有冷媒换热系统501。其中，冷媒换热系统501能够将第四腔体104中的变流器单元在工作过程中所产生的热量传导至第四腔体104的外部。

具体地，本实施例中，变流器单元优选地包括：若干变流器电路502以及直流并入单元503。其中，变流器电路502通过设置在第四腔体104中的导向滑道来推入第四腔体104或从第四腔体104中推出。变流器电路502的背部上方优选地采用定位销固定，其正面上方和正面下方优选地采用支架和螺栓固定在柜体上。本实施例中，变流器电路502的交流出线504优选地设置在第四腔体104的背侧，为了避免与冷媒换热系统501的位置冲突，变流器电路502的交流出线504优选地位于冷媒换热系统501的右侧，其用于将变流器电路输出的交流电传输至相应的外部电路。

直流并入单元502安装在变流器电路502的顶部，其一端与变流器电路连接，另一端通过直流进线单元中的直流磁环连接。

本实施例中，冷媒换热系统501包括安装在变频器背部的散热单元，该散热单元的盖罩中安装有第二风扇501a和换热装置501b。具体地，本实施例中，第二风扇501a安优选地安装在变流器电路502的后方且位置偏上的位置处，换热装置501b安装在第四腔体104的柜体背板外部，第四腔体104中形成地对应于第二风扇501a的开口位置对着变流器电路502的左下角。

当冷媒换热系统501工作时，第二风扇501a会将风道505中的冷空气吹入变流器电路502中，此时冷空气会穿过变流器电路502并向变流器电路502的左下方流动，从而降低变流器电路502的温度。

换热装置501b安装在第三腔体103的背板上并优选地正对变流器电路502的左下角。第四腔体104中的热空气会由风道内第二风扇501a所造成的负压作用而进入风道，当风道内的热空气穿过换热装置501b时，换热装置501b内的冷媒将会吸收热空气中的热量，空气中的水汽也会在换热装置501b中凝露。换热装置501b通过将冷凝水以及热量排除第四腔体104，也就可以得到干冷空气。

本实施例中，变流器电路502与冷门换热系统501形成有循环风道。其中，第四腔体104内的空气不断流动，第四腔体104整体密闭且不与外界进行空气交换。利用冷媒换热系统501，第四腔体104内的空气能够保持较低湿度，这样能够在保证有效散热的情况下，有效提高第四腔体104内关键精密器件的使用寿命。

如图1所示，本实施例中，该变频器还包括控制单元，其中，该控制单元优选地包括集成抽拉板108和低压控制元件109。其中，低压控制元件109优选地设置在第二腔体102中，其设置在利用螺栓固定在第二腔体102的侧板上的导轨上，该导轨两边设置有堵头，以防止低压控制元件的滑动。

结合图4所示，集成抽拉板108的背部设置有导轨，同时第四腔体104的左侧板(即中间隔板105)上还设置有对应的导轨，集成抽拉板108能够利用上述导轨来从第四腔体104的正门抽出预设长度。当抽出长度达到预设长度后，集成抽拉板108将会因为卡片卡住而无法继续抽出。而当集成抽拉板108被推入柜体内后，集成抽拉板108将会有柜内的弹片来锁住。本实施例中，集成抽拉板108的上方优选地设置有预留线收纳装置110，以用来收纳固定预留线。

本实施例所提供的变频器通过优化变频器内部布局与安装，从而保证了变频器结构简单、易于制造安装。同时，相较于现有的变频器，本实施例所提供的变频器的柜体可靠墙安装，仅需通过正面前端操作维护，使用维护便利，减小了占用空间，扩大了使用场所，降低了用户建设使用成本。

现有的变频器没有具备良好的散热配置以适用于复杂的散热系统。例如在采用风机与板式散热器组成的散热系统中，变频器需要特制的风道作为配合，故障点增多、成本高，换热量的大小受到风道排布、散热器的工艺好坏等诸多因素的影响。而本实施例所提供的变频器采用换热效率很高的冷媒冷却方式，使得柜内温度环境较低，布局可以更紧凑。

此外，本实施例所提供的变频器的变流器功率单元采用了全封闭结构，其密闭性好、防水防尘，这样也就使得变频器能够在恶劣的工作环境中使用。本实施例所提供的变频器的控制单元采用集成抽拉板的结构，其组装方便、维护简单，有助于压缩柜内空间，从而减小整个变频器的体积。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种变频器，其特征在于，所述变频器的机箱形成有至少四个腔体，第一腔体中设置有交流进线单元，第二腔体中设置有直流进线单元，第三腔体中设置有交流滤波单元，第四腔体中设置有变流器单元，

其中，所述第三腔体的第一侧板上安装有第一风扇，第二侧板上形成有通风口，所述第一风扇用于将所述第三腔体中的热空气抽离；

所述第四腔体的背侧设置有冷媒换热系统，所述冷媒换热系统用于将所述第四腔体中的热量传导至所述第四腔体的外部。

2.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述交流进线单元包括：

交流断路器，其设置在所述第一腔体的左上部，用于接收外部传输来的交流电；

滤波电容，其设置在所述第一腔体的右下部并与所述交流断路器电连接。

3.如权利要求2所述的变频器，其特征在于，所述交流进线单元还包括交流磁环，所述交流断路器的输出线穿过所述交流磁环后与所述滤波电容电连接。

4.如权利要求2或3所述的变频器，其特征在于，所述交流进线单元还包括：

交流进线盒，其安装在所述第一腔体的外壁上，所述交流进线盒中的交流母排穿过所述第一腔体的壳体与所述交流断路器电连接。

5.如权利要求1～4中任一项所述的变频器，其特征在于，所述直流进线单元包括直流断路器和直流磁环，其中，所述直流断路器安装在所述第二腔体中的安装梁上，其输出线穿过所述直流磁环与所述变流器单元连接。

6.如权利要求5所述的变频器，其特征在于，所述直流进线单元还包括：

直流进线盒，其安装在所述第二腔体的外壁上，所述直流进线盒中的直流母排穿过所述第二腔体的壳体与所述直流断路器电连接。

7.如权利要求1～6中任一项所述的变频器，其特征在于，所述交流滤波单元包括：

电抗器，其设置在所述第三腔体的柜体底板上，所述第二侧板上的通风口位于所述电抗器的底部，外部空气由所述通风口穿过所述电抗器流向所述第一风扇；

汇流母排，其安装在用于分隔所述第三腔体和第四腔体的中隔板上并与所述电抗器电连接。

8.如权利要求1～7中任一项所述的变频器，其特征在于，变流器单元包括：

若干变流器电路，其通过设置在所述第四腔体中的导向滑道推入所述第四腔体或从所述第四腔体中推出；

交流出线，其设置在所述第四腔体的背侧，用于将所述若干变流器电路输出的交流电传输至外部电路；

直流并入单元，其安装在所述变流器电路的顶部，一端与所述变流器电路连接，另一端与所述直流进线单元连接。

9.如权利要求8所述的变频器，其特征在于，所述冷媒换热系统包括：

第二风扇，其设置在所述第四腔体的背侧，用于将风道内的冷空气吹入所述变流器单元；

换热装置，其设置在所述第四腔体的背侧并处于所述第二风扇的下方，其用于对风道内的热空气进行冷却。

10.如权利要求1～9中任一项所述的变频器，其特征在于，所述变频器还包括控制单元，其中，所述控制单元包括集成抽拉板和低压控制元件，所述集成抽拉板通过设置在用于分隔所述第三腔体与第四腔体中隔板上的导轨插入或从所述第四腔体中抽出预设长度，所述低压控制单元设置在所述第二腔体中。