CN203040087U - 用于逆变器的散热装置和太阳能逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于逆变器的散热装置和太阳能逆变器。所述散热装置包括第一独立散热腔体和第二独立散热腔体，所述功率器件安装在所述第一独立散热腔体内，所述磁性元件安装在所述第二独立散热腔体内，防止功率器件与磁性元件之间的相互加热作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于逆变器的散热装置和太阳能逆变器。
背景技术
逆变器应用在各种电力系统中，例如目前发展十分迅速的太阳能电站。太阳能逆变器中主要的发热元件有变压器、电抗器等磁性元件和高功耗的功率晶体管等功率器件。变压器、电抗器等元件体积大，发热量较高；功率晶体管的发热量很大，同时功率晶体管由于集成度高，体积小，功率密度大，给散热带来较大的挑战。
市场上常见的用于太阳能逆变器的散热装置采用下部进风、上部出风的散热结构。具体而言，在机柜顶部安装风机，在机柜前门下部安装防尘网和进风口，从机柜下部抽取外部的冷空气，冷空气先冷却机柜下部安装的变压器、电抗器，再冷却机柜中部的功率晶体管，热空气最后从机柜顶部排出。这种散热装置存在的问题是：冷空气被磁性元件加热后，再冷却功率器件，导致功率器件的散热器被空气加热，散热效率下降。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于逆变器的散热装置，可以防止功率器件与磁性元件之间的相互加热作用，同时满足磁性元件和功率器件的散热要求。
本实用新型通过如下技术方案实现：一种用于逆变器的散热装置，所述逆变器包括机柜和安装在所述机柜内部的磁性元件和功率器件，其中，所述散热装置包括第一独立散热腔体和第二独立散热腔体，所述第一独立散热腔体具有位于所述机柜下部的第一进风口和位于所述机柜上部的第一出风口，所述第二独立散热腔体具有位于所述机柜下部的第二进风口和位于所述机柜上部的第二出风口，所述功率器件安装在所述第一独立散热腔体内，所述磁性元件安装在所述第二独立散热腔体内。
作为本实用新型的进一步改进，所述磁性元件包括变压器、电抗器中的至少一种。
作为本实用新型的进一步改进，所述功率器件包括功率晶体管。
作为本实用新型的进一步改进，所述逆变器为三相逆变器并包括三个单相逆变电路，所述第一独立散热腔体具有分别用于冷却所述逆变器的三个单相逆变电路的第一独立风道、第二独立风道和第三独立风道，各单相逆变电路均包括所述功率器件，所述第一独立风道、所述第二独立风道和所述第三独立风道均包括功率模块、风机及风机安装腔体，所述第一独立风道、所述第二独立风道和所述第三独立风道的风机出风口分别对准相应功率晶体管的散热器的风道进风口。
作为本实用新型的进一步改进，所述风机为前向离心式风机、后向离心式风机或轴流风机。
作为本实用新型的进一步改进，所述功率晶体管的散热器为铝挤型散热器或热管散热器。
作为本实用新型的进一步改进，所述功率器件还包括叠层母排和母线电容，所述第一独立风道、所述第二独立风道和所述第三独立风道的风机进风口靠近对应叠层母排以及母线电容的风道出风口。
作为本实用新型的进一步改进，所述功率晶体管的散热器的风道竖直朝上，所述叠层母排以及所述母线电容的风道竖直朝下。
作为本实用新型的进一步改进，所述散热装置还包括独立交流输出腔体，所述独立交流输出腔体具有位于所述机柜下部的第三进风口和位于所述机柜上部的第三出风口，所述独立交流输出腔体内安装有交流接触器、交流滤波器和断路器中的至少一种。
本实用新型还提供了一种太阳能逆变器，其包括上述的用于逆变器的散热装置。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的用于逆变器的散热装置，通过将所述功率器件安装在所述第一独立散热腔体内，所述磁性元件安装在所述第二独立散热腔体内，可以防止不同发热元件之间的相互加热作用。
附图说明
图1是作为本实用新型的一个实施方式的用于逆变器的散热装置的正面示意图。
图2是图1的用于逆变器的散热装置的背面示意图。
图3是图1的用于逆变器的散热装置的第一独立散热腔体的独立风道的示意图。
具体实施方式
以下结合图1至图3对本实用新型的用于逆变器的散热装置的具体实施方式进行进一步的说明。
如图1所示，逆变器包括机柜4和安装在机柜4内部的磁性元件和功率器件。虽然该实施方式中，逆变器为应用于太阳能发电站或太阳能发电系统的太阳能逆变器，但本实用新型的逆变器并不限于此，例如可以为应用于风力发电系统、水力发电系统等的逆变器。
与传统技术相同，本实用新型的用于逆变器的散热装置总体上采用下部进风、上部出风的散热原理。另外，也可以在机柜4的顶部安装风机，在机柜4的前门下部安装防尘网。
如图1和图2结合所示，该散热装置包括第一独立散热腔体1和第二独立散热腔体2。图1显示了散热装置的正面示意图，即从前面F向后面B看的视图。图2显示了散热装置的背面示意图，即从后面B向看前面F的视图。
功率器件安装在第一独立散热腔体1内，而磁性元件安装在第二独立散热腔体2内。其中，功率器件包括功率晶体管112，还可以包括叠层母排114和母线电容115。而磁性元件可以包括变压器22和电抗器23。但本实用新型并不限于此，功率器件还可以包括晶闸管、MOSFET、IGBT和智能功率模块；磁性元件还可以包括其他大体积大重量的发热设备，例如电感线圈、磁性材料。
从图1和图2可以看出，相对于第二独立散热腔体2，第一独立散热腔体1位于散热装置的前方。第一独立散热腔体1和第二独立散热腔体2在前后方向上以背对背的方式并列设置。其中用于“独立”表示散热过程独立，散热气流独立。
本实用新型的用于逆变器的散热装置，通过将所述功率器件安装在所述第一独立散热腔体内，所述磁性元件安装在所述第二独立散热腔体内，因此可以防止功率器件与磁性元件之间的相互加热作用。
而且，第一独立散热腔体1和第二独立散热腔体2可以包括多组独立风道。而各组独立风道又可以包括多个风道。风道的设置可以根据具体需要设置，例如根据发热零部件的发热量设置，其数量不受限制。
在图1所示的实施方式中，第一独立散热腔体1具有位于机柜4下部的第一进风口13和位于机柜4上部的第一出风口14。其中第一独立散热腔体1具有第一独立风道10、第二独立风道11和第三独立风道12。第一独立风道10、第二独立风道11和第三独立风道12结构相同，均包括功率模块及风机安装腔体。其中，功率模块用于实现将直流变为交流的逆变功能，风机安装腔体内安装有风机。
本实施方式中，逆变器为三相逆变器并包括三个单相逆变电路，第一独立风道10、第二独立风道11和第三独立风道12分别用于冷却三个单相逆变电路的功率器件、叠层母排以及母线电容。以下仅以第二独立风道11为例介绍独立风道。
如图1所示，第二独立风道11包括功率模块110和风机安装腔体111。功率模块110和风机安装腔体111可以单独安装，方便维护。
第二独立风道11的风机出风口对准功率晶体管112的散热器113的风道进风口。第二组独立风道11的风机进风口靠近叠层母排114以及母线电容115的风道出风口。功率晶体管112的散热器的风道竖直朝上，而叠层母排114以及母线电容115的风道竖直朝下。
具体而言，在第一独立散热腔体1内，冷空气从机柜4的前门进风口13进入。风机安装腔体111内的风机吸入冷空气后，直接将冷空气吹向功率晶体管112的散热器113，冷空气带走功率晶体管112和散热器113的热量后，竖直朝上从散热器出风口119排出，并流经出风口14排至外部。
另外，一部分冷空气会从叠层母排114和母线电容115的进风口116进入，竖直朝下流经叠层母排114和母线电容115表面，最后从叠层母排114和母线电容115的出风口117排出。由于出风口117靠近风机安装腔体111内的风机的进风口118，风机的进风口118附近产生负压。因此，这部分空气又被吸入到风机安装腔111中，用于对功率晶体管112和功率晶体管112的散热器113的冷却。
传统技术中，叠层母排114和母线电容115等元件未放置在风道内，采用自然散热，其工作温度较高，自然散热效率很低，导致电容的寿命大大降低。特别是对于太阳能逆变器经常设在自然条件恶劣，环境温度可能高达50度的室外区域，母线电容115离高温的高压叠层母排114距离较近，较高的工作温度对母线电容的寿命有较大的影响。
在本实用新型的用于逆变器的散热装置中，对功率晶体管112和散热器113与叠层母排114和母线电容115进行散热。一方面风机直接吹向功率晶体管112的散热器113，散热器113表面的对流换热系数较大，散热效果佳。另一方面，将叠层母排114和母线电容115的风道的出风口117置于靠近风机的进风口118的位置，将原本自然散热的叠层母排114和母线电容115变为风冷散热，提高了对流换热效率，降低了元件温度，提高了母线电容115的使用寿命。
其中，上述风机可以为前向离心式风机、后向离心式风机或和轴流风机。而功率晶体管112的散热器可以为铝挤型散热器或热管散热器。
如图2所示，第二独立散热腔体2具有位于机柜4下部的第二进风口20和位于机柜4上部的第二出风口21。用于变压器和电抗器的第二独立散热腔体2为一个独立的风道，具有底部进风口20和顶部出风口21。对于第二独立散热腔体2，冷空气从腔体底部的进风口20进入腔体，冷却其中的变压器、电抗器或其他大体积大重量的发热设备22。热空气最后流经腔体顶部的出风口21排到外部，完成散热过程。
如图1和2所示，在本实施方式中，用于逆变器的散热装置还包括独立交流输出腔体3，交流输出腔体3具有位于机柜4下部的第三进风口30和位于机柜4上部的第三出风口31。对于交流输出腔体3，冷空气从底部的第三进风口30进入独立交流输出腔体3，冷却其中的设备。热空气最后流经独立交流输出腔体3顶部的第三出风口31排到外部，完成散热过程。其中，作为交流输出腔体3冷却的对象设备可以包括交流接触器、交流滤波器、控制箱、断路器等。
如图1所示，第一独立散热腔体1和第二独立散热腔体2由与前后方向垂直的隔壁5分开，而独立交流输出腔体3与第一独立散热腔体1和第二独立散热腔体2通过与前后方向平行的隔壁6分开。当然，本实用新型并不限于此，也可以不专门设置隔壁，而通过散热器内的元器件达到隔开的目的。
本实用新型还提供了一种太阳能逆变器，包括上述的用于逆变器的散热装置。
本实用新型的用于逆变器的散热装置的太阳能逆变器中，通过第一独立散热腔体、第二独立散热腔体和独立交流输出腔体三个独立腔体，可以防止不同发热元件之间的相互加热作用。
以上具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于逆变器的散热装置，所述逆变器包括机柜和安装在所述机柜内部的磁性元件和功率器件，其特征在于，所述散热装置包括第一独立散热腔体和第二独立散热腔体，所述第一独立散热腔体具有位于所述机柜下部的第一进风口和位于所述机柜上部的第一出风口，所述第二独立散热腔体具有位于所述机柜下部的第二进风口和位于所述机柜上部的第二出风口，所述功率器件安装在所述第一独立散热腔体内，所述磁性元件安装在所述第二独立散热腔体内。
2.根据权利要求1所述的用于逆变器的散热装置，其特征在于，所述磁性元件包括变压器、电抗器中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的用于逆变器的散热装置，其特征在于，所述功率器件包括功率晶体管。
4.根据权利要求3所述的用于逆变器的散热装置，其特征在于，所述逆变器为三相逆变器并包括三个单相逆变电路，所述第一独立散热腔体具有分别用于冷却所述逆变器的三个单相逆变电路的第一独立风道、第二独立风道和第三独立风道，各单相逆变电路均包括所述功率器件，所述第一独立风道、所述第二独立风道和所述第三独立风道均包括功率模块、风机及风机安装腔体，所述第一独立风道、所述第二独立风道和所述第三独立风道的风机出风口分别对准相应功率晶体管的散热器的风道进风口。
5.根据权利要求4所述的用于逆变器的散热装置，其特征在于，所述风机为前向离心式风机、后向离心式风机或轴流风机。
6.根据权利要求4所述的用于逆变器的散热装置，其特征在于，所述功率晶体管的散热器为铝挤型散热器或热管散热器。
7.根据权利要求4所述的用于逆变器的散热装置，其特征在于，所述功率器件还包括叠层母排和母线电容，所述第一独立风道、所述第二独立风道和所述第三独立风道的风机进风口靠近对应叠层母排以及母线电容的风道出风口。
8.根据权利要求7所述的用于逆变器的散热装置，其特征在于，所述功率晶体管的散热器的风道竖直朝上，所述叠层母排以及所述母线电容的风道竖直朝下。
9.根据权利要求1所述的用于逆变器的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括独立交流输出腔体，所述独立交流输出腔体具有位于所述机柜下部的第三进风口和位于所述机柜上部的第三出风口，所述独立交流输出腔体内安装有交流接触器、交流滤波器和断路器中的至少一种。
10.一种太阳能逆变器，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的用于逆变器的散热装置。
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