CN201113772Y - 一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，包括柜体(1)和安装在柜体(1)内腔的功率单元(6)，其特征是：柜体(1)的相对两侧设有进风门(2)，柜体(1)的顶部设有抽风机(5)；功率单元(6)在柜体(1)的内腔呈点状分布或条状分布，使功率单元(6)之间形成间隙，这些间隙及功率单元的散热风道在柜体(1)的内腔形成风道(4)，抽风机(5)的吸风口正对风道(4)。本实用新型采用柜体前后进风、柜体中间顶部强制出风的结构形式，从而可采用功率单元为截面宽、风道较短的散热器设计，散热效率较同类产品有显著提高，柜体的散热效率高，从而相同容量的柜体尺寸相应减小。

Description

一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜

技术领域

本实用新型涉及一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，是一种应用于大功率电力电子产品的风冷式大功率逆变器功率柜，特别适用于大功率逆变器。属于电力电子技术领域。

背景技术

大功率柜大功率电力电子产品的主体，它是涉及高压、大功率或高压大功率的整流、逆变、变频等功率转换产品。对于电力电子大功率系统而言，由于散热性能对整个系统的工作稳定性、功率器件的使用寿命以及产品的体积都有重要的影响，因此在大功率柜的设计中，需要注意配合设备功率部件如电力电子器件及其散热器，尤其需要考虑系统整体的散热性能。

目前，市场上销售的风冷式大功率逆变器功率柜(如采用功率单元级联式的高压大功率变频器)，其功率逆变部分的结构为前侧安装功率单元，功率单元散热器从前向后，风道较长，单元的风道在柜体的后部，在柜体上端安装风机，强迫风冷的流向为从前向后汇集，然后在柜体后部汇集向上排出。一般柜体前后深度达1200mm以上，单元的散热风道在500mm以上，造成散热器风道的阻力相对较大，散热器的前端进冷风与后部风道热风的温差相对较大，由此导致整体的散热效果差，为防止发热功率元件温升过高(散热器温升在设计范围)，保证系统工作正常，必须将电力电子功率单元部分的散热器的设计相对较大。这样，需要增加耗材、提高成本，价格较高。

实用新型内容

本实用新型的目的，是为了克服现有技术的风冷式大功率逆变器功率柜的散热风道长、散热器体积相对较大的缺点，提供一种散热风道短、散热器体积相对较小的高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜。

本实用新型的目的可以通过如下措施达到：

一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，包括柜体和安装在柜体内腔的功率单元，其结构特点是：柜体的相对两侧设有进风门，柜体的顶部设有抽风机；功率单元在柜体的内腔呈点状分布或条状分布，使功率单元之间形成间隙，这些间隙及功率单元的散热风道在柜体的内腔形成风道，抽风机的吸风口正对风道。

本实用新型的目的还可以通过如下措施达到：

本实用新型的一种实施方式是：柜体的前、后两侧可以分别设置二个以上风门，各风门设有滤尘网；相应地，柜体的顶部可以设有二台以上抽风机。

本实用新型的一种实施方式是：在柜体的内腔壁可以设有多条立柱，立柱之间可以设有横杆，所述横杆阶梯式设置或层状设置，功率单元固定在立柱和横杆上。

本实用新型的一种实施方式是：柜体可以呈长方体形状，柜体的前、后侧壁可以分别开有三个风门，各风门可以分成三个小风门；与之对应，柜体的内腔的左、右侧壁可以各设有一排立柱，柜体的中间可以设有立柱，在立柱之间可以设有多层横杆。

本实用新型的一种实施方式是：位于柜体的前、后侧壁柜门可以通过铰链安装于柜体上、构成易开启式结构。

本实用新型的一种实施方式是：柜体可以由钢板等金属材料构成。

本实用新型的一种实施方式是：功率单元的两侧设有风道隔板，由所述风道隔板功率单元的散热风道。

本实用新型的一种实施方式是：功率单元包括壳体及与壳体配套的壳盖、滤波电容器、电力电子器件、散热器和母线/母排，散热器采用宽截面、短风道结构，散热器的风道长度≤500mm，散热器的进风口宽度为150mm～1000mm；电力电子器件横向设置在散热器上并与散热器紧密连接，滤波电容器和散热器固定安装在壳体上；电力电子器件与滤波电容器之间通过母线/母排连接、形成电流电压电路。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用柜体前后进风、柜体中间顶部强制出风的结构形式，从而可采用功率单元为截面宽、风道较短的散热器设计，即冷却风流过的散热器时的路径小于500mm，进风口宽度根据功率单元容量大小、散热量多少采用150mm～1000mm不等的设计。使得系统内电力电子器件散热器的冷却风道的阻力相对较小，后端热风与前端冷风的温升相对小，为保证相同温升的散热器的设计可相对较小，提高功率单元的功率密度，对于相同容量的系统，采用以上设计的功率单元箱体和整体柜体的具有散热效果好、体积相对小(可降低柜体体积10～30％)。本实用新型设计的功率柜的散热效率较同类产品一般采用的窄进口长风道设计有显著提高，柜体的散热效率高，从而相同容量的柜体尺寸相应减小。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

具体实施方式

具体实施例1：

参照图1，本实施例包括柜体1和安装在柜体1内腔的功率单元6，柜体1的相对两侧设有进风门2，柜体1的顶部设有抽风机5；功率单元6在柜体1的内腔呈点状分布或条状分布，使功率单元6之间形成间隙，这些间隙及功率单元的散热风道在柜体1的内腔形成风道4，抽风机5的吸风口正对风道4。

本实施例中：

柜体1呈长方体形状，柜体1的前、后两侧分别设置三个风门2，各风门2分成三个小风口，各小风口设有滤尘网21；相应地，柜体1的顶部可以设有三台抽风机5。

在柜体1的内腔壁设有多条立柱3，立柱之间设有横杆7，所述横杆7呈层状设置，功率单元6固定在立柱3和横杆7上。与之对应，柜体1的内腔的左、右侧壁各设有一排立柱3，柜体1的中间设有二排立柱3，在立柱3之间设有四层横杆7。

位于柜体1的前、后侧壁柜门2可以通过铰链安装于柜体1上、构成易开启式结构。柜体1可以由钢板等金属材料构成。

功率单元6包括壳体及与壳体配套的壳盖、滤波电容器、电力电子器件、散热器和母线/母排，散热器采用宽截面、短风道结构，散热器的风道长度≤500mm，散热器的进风口宽度为150mm～1000mm；电力电子器件横向设置在散热器上并与散热器紧密连接，滤波电容器和散热器固定安装在壳体上；电力电子器件与滤波电容器之间通过母线/母排连接、形成电流电压电路。

本实施例的工作原理：

如图1所示，在本实用新型功率柜中，柜体外壳1采用钢板等金属材料，前后均设计柜门2可打开，在柜体前后均可安装多个功率单元6(该单元采用的截面宽、风道较短的散热器)于安装单元支柱或横梁3上，单元的散热风道通过散热器后通过前后风道隔板构成4上对应的单元散热器风道的开口，汇集到中部的风道中，由柜体顶部的一台或多台散热风机5形成风道的负压强迫冷风通过单元散热器、风道强迫排出，起到散热功能。这种前后进风、中间风道的设计相对于采用进风口窄风道长的功率单元、功率柜体前部进风、集中风道于后部的功率柜体设计，在功率相同的情况下，由于本实用新型设计的散热效果要好，其体积和占地面积要小10％至30％。

上述设计方案为本设计方案的设计之一，本实用新型的保护范围不限于此方案，所有基于本实用新型技术方案上的等效变换、如功率单元的型式(采用立式或卧式)、以及柜体结构布局(串联单元的位置为上下或平放)、风机位置(上部或侧部)以及机柜体材料等的变化均在此保护范围之内。

本实用新型其他实施例的特点是：柜体1呈长方体形状，柜体1的前、后两侧设置的进风门2可以是一个、二个或四个以上，各风门2分成一个、二个或四个以上小风门，各小风门设有滤尘网21；相应地，柜体1的顶部可以设有一台、二台或四台以上抽风机5。在柜体1的内腔壁可设有多条立柱3，立柱之间可设有横杆7，横杆7可以呈阶梯式设置或层状设置，功率单元6固定在立柱3和(或)横杆7上。与之对应，柜体1的内腔的左、右侧壁各设有一排立柱3，柜体1的中间可以不设置立柱，也可设有一排立柱3或多排以上立柱3，在立柱3之间设有多层横杆7。其他同具体实施例1。

Claims (8)

1、一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，包括柜体(1)和安装在柜体(1)内腔的功率单元(6)，其特征是：柜体(1)的相对两侧设有进风门(2)，柜体(1)的顶部设有抽风机(5)；功率单元(6)在柜体(1)的内腔呈点状分布或条状分布，使功率单元(6)之间形成间隙，这些间隙及功率单元的散热风道在柜体(1)的内腔形成风道(4)，抽风机(5)的吸风口正对风道(4)。

2、根据权利要求1所述的一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，其特征是：柜体(1)的前、后两侧分别设置一个以上进风门(2)，各进风门(2)设有滤尘网(21)；柜体(1)的顶部设有一台以上抽风机(5)。

3、根据权利要求1所述的一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，其特征是：在柜体(1)的内腔壁设有立柱(3)，立柱之间设有横杆(7)，所述横杆(7)呈阶梯式设置或层状设置，功率单元(6)固定在立柱(3)或横杆(7)上。

4、根据权利要求1所述的一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，其特征是：柜体(1)呈长方体形状，柜体(1)的前、后侧壁分别开有多个进风门(2)，各进风门(2)分成多个小进风门；与之对应，柜体(1)的内腔的左、右侧壁设有立柱(3)，在立柱(3)之间设有多层横杆(7)。

5、根据权利要求1所述的一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，其特征是：位于柜体(1)的前、后侧壁的进风门(2)通过铰链安装于柜体(1)上、构成易开启式结构。

6、根据权利要求1所述的一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，其特征是：柜体(1)由钢板等金属材料构成。

7、根据权利要求1所述的一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，其特征是：功率单元(6)的两侧设有风道隔板，由所述风道隔板功率单元的散热风道。

8、根据权利要求1所述的一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，其特征是：功率单元(6)包括壳体及与壳体配套的壳盖、滤波电容器、电力电子器件、散热器和母线/母排，散热器采用宽截面、短风道结构，散热器的风道长度≤500mm，散热器的进风口宽度为150mm～1000mm；电力电子器件横向设置在散热器上并与散热器紧密连接，滤波电容器和散热器固定安装在壳体上；电力电子器件与滤波电容器之间通过母线/母排连接。

Images