CN112311298A - 一种变频柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变频柜，包括柜体、水冷板、整流模块及多组逆变模块，所述水冷板设置柜体内，所述水冷板的两侧面上均设有所述逆变模块，所述整流模块的输入端用于接入工频交流电，各所述逆变模块的输入端并联到所述整流模块的输出端，各所述逆变模块的输出端用于分别与负载电连接。通过一组整流模块，将工频交流电转换为直流电，通过共直流母线形式，将多组逆变模块并联到直流母线上，各逆变模块的输出端用于分别与负载电连接，实现一路进，多路出的目的。进一步，本发明的变频柜占用空间小，有效减少了现场的外部走线，降低了电缆成本，减小由电缆带来的安全隐患。另外，通过在水冷板的两侧面均设置逆变模块，本发明进一步减少了变频柜的占用空间。

Description

一种变频柜

技术领域

本发明一般地涉及变频领域。更具体地，本发明涉及一种变频柜。

背景技术

传统的变频柜通常只能将直流转换为交流或者仅能将工频交流电转为稳定的可变频交流电。然而，当需要给大量的电机供电时，就需要设置数量众多的变频柜。这不仅占用空间且在现场电缆连接错综复杂时，还可能导致潜在的安全隐患。

发明内容

基于此，本发明提供一种变频柜，其不仅能实现多路稳定的交流电输出，而且变频柜占用空间小，现场电缆的外部走线少。

具体地，本发明提供的一种变频柜，其包括柜体、水冷板、整流模块及多组逆变模块，所述水冷板设置柜体内，所述水冷板的两侧面上均设有所述逆变模块，所述整流模块的输入端用于接入工频交流电，各所述逆变模块的输入端并联到所述整流模块的输出端，各所述逆变模块的输出端用于分别与负载电连接。

在一个实施例中，所述柜体包括背板、与背板相对设置的门体、以及连接门体与所述背板的两个侧板，各所述逆变模块分别设置在所述水冷板与背板及门体相对的侧面上，所述侧板上设有进水口及出水口，所述进水口与所述水冷板的进水端连通，所述出水口与所述水冷板的出水端连通。

在一个实施例中，所述侧板上还开设有多组进线孔。

在一个实施例中，所述柜体内设有框架，所述水冷板固定设置与所述框架上，且所述水冷板位于柜体的中部。

在一个实施例中，所述门体包括检修门及控制门，所述检修门及控制门可开合地设置在背板的相对侧，所述控制门上设有显示控制窗口。

在一个实施例中，所述变频柜内还设有控制器，所述控制器与所述整流模块及逆变模块电连接，且所述控制器设置在对应所述显示控制窗口的位置。

在一个实施例中，所述柜体还包括相对设置的顶板及底座，所述顶板与两侧板及背板的顶端连接，所述底座与两侧板及背板的底端连接。

在一个实施例中，所述顶板的两端分别固定设有吊环。

在一个实施例中，所述整流模块包括整流二极管。

在一个实施例中，所述逆变模块包括IGBT单元。

利用本发明的上述变频柜，可以通过一组整流模块，将工频交流电转换为直流电，并通过共直流母线形式，将多组逆变模块并联到直流母线上。各组逆变模块的输出端用于分别与负载电连接，从而可以实现一路进多路出的目的。鉴于这样的布置，本发明无需设置多个变频柜即可实现给多个电机供电。进一步，本发明的变频柜占用空间小，从而有效减少了现场的外部走线，也降低了电缆成本，由此也减小由电缆带来的安全隐患。而且，通过在水冷板的两侧面均设置逆变模块，本发明的变频柜布局也更加合理，从而提高空间利用率，进一步减少变频柜的占用空间。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示意性示出根据本发明实施例的变频柜的立体示意图；

图2是示意性示出图1中变频柜在拆除门体后的示意图；

图3是示意性示出图1的变频柜的右侧示意图；以及

图4是示意性示出根据本发明实施例的变频柜的内部电路框图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。

参照图1-4，本发明的实施例提供一种变频柜，包括柜体10、水冷板20、整流模块30及多组逆变模块40。所述水冷板20设置于柜体10内，所述水冷板20的两侧面上均设有所述逆变模块40，所述整流模块30的输入端用于接入工频交流电，各组所述逆变模块40的输入端并联到所述整流模块30的输出端，各组所述逆变模块40的输出端用于分别与负载电连接。这里，负载可以是各种合适类型的电机。

参照图4，本实施例所述的变频柜通过一组整流模块30来将工频交流电转换为直流电，并且通过共直流母线的形式将多组逆变模块40并联到直流母线上。进一步，各组逆变模块40的输出端能分别与负载电连接，从而可以实现一路进多路出的目的，由此在无需设置多个变频柜的情况即可实现给多个电机供电。利用这样的连接和布置关系，本发明的变频柜占用空间小，并且能有效减少现场的外部走线和降低电缆使用。由此，也可以减小由电缆带来的潜在安全隐患。另外，通过在水冷板20的两侧面均设置逆变模块40，从而令布局更加合理，且提高空间利用率，由此也进一步减少变频柜的占用空间。

根据不同的应用场景和工况情形，所述逆变模块40可选地可设置为二组、三组、四组或五组等数量，因此本发明在逆变模块的数目方面并不作任何限定。

在一个实施例中，所述整流模块30包括整流二极管。或者，在其他实施例中，所述整流模块30包括半控晶闸管。在一个实施例中，所述逆变模块40包括IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)单元。通过对IGBT单元进行通断控制，可以实现将整流后获得的直流电转换成用于驱动电机的可变交流电。

具体地，参照图1、2、3，在一个实施例中，所述柜体10包括背板110、与背板110相对设置的门体120和连接门体120与所述背板110的两个侧板130。进一步，可以将各组所述逆变模块40分别设置在所述水冷板20与背板110及门体120相对的侧面上。根据具体的实现场景，所述侧板130上可以设有进水口132和出水口134，其中所述进水口132可以与所述水冷板20的进水端连通，所述出水口134可以与所述水冷板20的出水端连通。通过将水冷板20的进水口132和出水口134设置于柜体10的侧面，本发明的方案使管道更加方便管理且安全系数更高。

在一些场景中，本实施例的变频柜可应用于海上钻井平台。另外，本发明的散热器可以采用“水水”散热器。相比较于传统的“风水”散热器，本发明的散热器在操作方面效率更高，而体积更小且散热效果好。进一步，基于本发明实施例的变频柜内的水冷板20可以采用双面布置的逆变模块40。相较于传统的单面布置功率器件的方式，本发明的逆变模块体积减少近一倍，从而显著增加了空间的利用率。另外，在散热过程中，本发明的冷水由进水口132进入水冷板20，并吸收位于水冷板20上各器件如逆变模块40散发的热量，再由出水口134流出柜体10，从而实现柜体10内的高效散热。

如本领域技术人员所知，传统的水冷板一般采用单面布置功率器件，一是因为风水散热器散热效率导致水冷板整体的散热功率偏低，二是由于功率器件空间位置受限。现有的设计是水冷板一面安装功率器件，另一面位于腔体的外侧，使出水口134位于腔体外侧。与之显著不同，本发明实施例的变频柜通过位于侧面的侧板130出水，从而保证进出水口134位于柜体10的外侧。这样的布置，既能实现进出水，又能实现在水冷板20的双面布置逆变模块40。

参照图3，在一个实施例中，所述侧板130上还开设有多组进线孔136。通过侧板130上的多组进线孔136，可以实现侧面进出电缆和柜体10内外器件的电连接，由此减少错综复杂的线路走线。

在一个实施例中，所述柜体10内设有框架(图中未示出)，所述水冷板20固定设置与所述框架上，且所述水冷板20位于柜体10的中部。通过框架使水冷板20位于柜体10的中部放置，使吊装中心更接近几何中心，柜体10转运更稳定。在其他实施例中，也可以不设置框架，使水冷板20的两端直接与柜体10的侧板130连接，从而悬空设置在柜体10内部。进一步地，参照图2，在一个实施例中，所述顶板140的两端可以分别固定设有吊环60，从而通过吊环60来实现对变频柜的吊装操作。

参照图1和图2，在一个实施例中，所述门体120可以包括检修门122和控制门124，其中所述检修门122和控制门124可开合地设置在背板110的相对侧，并且所述控制门124上可以设有显示控制窗口1244。如图所示，本实施例的变频柜外部可以设有三扇门，其可以包括两扇检修门122以用于装配和检修，以及一扇控制门124以用于控制和显示。进一步地，在一个实施例中，所述变频柜内还可以设有控制器50，所述控制器50与所述整流模块30及逆变模块40电连接，并且所述控制器50设置在对应所述显示控制窗口1244的位置。通过显示控制窗口1244，方便观察变频柜内部器件的运行情况，同时也方便对控制器50进行操作，以控制内部各器件的运行。可选地，变频柜内还可以设有与控制器50电连接的驱动板、滤波模块等组件，其中控制器50、驱动板、滤波模块等电器件贴设在所述水冷板20的侧面，以实现散热。

在一个实施例中，所述柜体10还包括相对设置的顶板140和底座150，其中所述顶板140与两侧板130及背板110的顶端连接，所述底座150与两侧板130及背板110的底端连接。通过这样的连接布置，顶板140、底座150、背板110、侧板130及门体120可以围合形成封闭的容纳空间。由此，本发明的变频柜整体上体积对比同类产品来说体积相对更小，从而提升了空间的利用率。

通过本发明的上述实施例中的变频柜，能将不稳定的工频交流电整流为直流电后，再转换为稳定的可变频率交流电，以向电机、泵等终端负载来供电和调速。相对于传统的变频柜，特别是仅能将直流电转换成交流电，或者将工频交流电转为稳定的可变频交流电的“一路进一路出”结构，本发明的该室内水冷变频柜可以实现“一路进多路出”结构，使得在相同功率下，本发明的变频柜的体积更小且电缆连线更少，从而显著地减小变频柜的制造成本。另外，本发明的柜体内的电器件采用双面水冷结构。这样的结构布局相对于现有技术来说在集成度和空间利用率方面具有明显优势。另外，这样的双面水结构也易于装配和维护。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多组”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多组等，除非另有明确具体的限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多组实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种变频柜，其特征在于，包括柜体、水冷板、整流模块和多组逆变模块，其中：

所述水冷板设置于所述柜体内，并且所述水冷板的两侧面上均设有所述逆变模块；

所述整流模块的输入端用于接入工频交流电；

每组所述逆变模块的输入端并联到所述整流模块的输出端，而每组所述逆变模块的输出端用于分别与负载电连接。

2.根据权利要求1所述的变频柜，其特征在于，所述柜体包括背板、与背板相对设置的门体、以及连接门体与所述背板的两个侧板，每组所述逆变模块分别设置在所述水冷板与背板及门体相对的侧面上，所述侧板上设有进水口和出水口，所述进水口与所述水冷板的进水端连通，而所述出水口与所述水冷板的出水端连通。

3.根据权利要求2所述的变频柜，其特征在于，所述侧板上还开设有多组进线孔。

4.根据权利要求1所述的变频柜，其特征在于，所述柜体内设有框架，所述水冷板固定设置与所述框架上，并且所述水冷板位于柜体的中部。

5.根据权利要求2所述的变频柜，其特征在于，所述门体包括检修门和控制门，所述检修门和控制门可开合地设置在背板的相对侧，并且所述控制门上设有显示控制窗口。

6.根据权利要求5所述的变频柜，其特征在于，所述变频柜内还设有控制器，其中所述控制器与所述整流模块和逆变模块电连接，并且所述控制器设置在对应所述显示控制窗口的位置。

7.根据权利要求2所述的变频柜，其特征在于，所述柜体还包括相对设置的顶板和底座，其中所述顶板与两侧板及背板的顶端连接，所述底座与两侧板及背板的底端连接。

8.根据权利要求7所述的变频柜，其特征在于，所述顶板的两端分别固定设有吊环。

9.根据权利要求1-8任一项所述的变频柜，其特征在于，所述整流模块包括整流二极管。

10.根据权利要求1-8任一项所述的变频柜，其特征在于，所述逆变模块包括IGBT单元。

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