CN203398979U - 一种具有高效风道散热的大功率风电变流器 - Google Patents

一种具有高效风道散热的大功率风电变流器 Download PDF

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周世彤
钟道祯
马小龙
傅亮招
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Abstract

本实用新型公开了一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,包括柜体及若干设置在柜体内的功率模块、并网断路器、电容模块,在柜体中部设置有一将柜体分为前柜体和后柜体的风道挡板,功率模块内设置有散热通道,散热通道连通前柜体和后柜体,在后柜体外侧设置有与后柜体连通的抽风机,使得前柜体、散热通道、后柜体在柜体内形成散热风道,在柜体内的散热风道不仅能够很好的带走功率模块内的热量,并能够对叠成母排、连接铜排进行散热,整机的风道布置合理高效,散热效果好,且维护方便、成本低,当部分抽风机出现故障时,剩下的抽风机仍能保证变流器内散热风道的正常运作,变流器内的温度不会短时间升高,减少风机失效而造成的风险,可靠性高。

Description

一种具有高效风道散热的大功率风电变流器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种风电变流器,特别是一种具有高效风道散热的大功率风电变流器。
背景技术
[0002] 随着风电机组的功率不断的增大,目前所使用的风电变流器的功率也在不断的增大,3MW风电变流器在风电行业内属于大功率变流器,整机内部有IGBT、电解电容这样的高发热电子元器件,一台3MW风电变流器共有16个功率模块,每个功率模块内部有16个电解电容,同时还包含一块连接IGBT与电解电容的正负叠层母排。其中,每只电解电容的发热量为78.4W,16个模块的总发热量就有20.07KW,由于变流器内部空气流动空间狭小、局部阻力过大,电解电容分散安装在各自的模块内部,轴流风扇强制对流冷却对模块内部的256个电解电容的散热效果很差,当电解电容温度过高时会发生爆炸现场,电解电容的爆炸会导致IGBT也爆炸;此外,叠层母排在狭小的空间内连接IGBT与电解电容,叠层母排的温度在变流器全功率运行时会高达近100°C,一旦散热不充分,不仅会导致铜排的载流量下降,同时会导致正极与负极母线排之间的绝缘层老化,发生放电爆炸的情况。
发明内容
[0003] 为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种具有高效风道散热、维护方便、可靠、安全等级高的大功率风电变流器。
[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005] 一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,包括柜体及若干设置在柜体内的功率模块、并网断路器、电容模块,所述柜体中部设置有一将柜体分为相互密封隔离的前柜体和后柜体的风道挡板,所述功率模块内设置有散热通道,所述散热通道连通前柜体和后柜体,使得前柜体和后柜体之间的流动气流流经功率模块内部,使得前柜体、散热通道、后柜体在柜体内形成散热风道。
[0006] 所述散热通道包括设置在功率模块一端的模块进风口及设置在功率模块另一端的模块出风口,所述模块进风口连通前柜体与功率模块内腔,所述模块出风口连通后柜体与功率模块内腔。
[0007] 所述模块进风口开设在功率模块底部,所述模块出风口开设在功率模块的后端面上。
[0008] 所述散热通道还包括设置在功率模块两侧的辅助进风口,所述辅助进风口连通前柜体与功率模块内腔。
[0009] 所述功率模块在模块出风口端设置有若干铜排连接端,所述铜排连接端通过叠成母排与并网断路器、电容模块连接,所述散热通道还包括与叠成母排对应的叠成母排出风□。
[0010] 所述柜体配置有若干能够在前柜体和后柜体之间产生气流流动的风机组件。[0011] 所述风机组件包括若干设置在后柜体外侧上方并与后柜体连通的抽风机。
[0012] 所述前柜体上开设有若干外部进风口,所述外部进风口上设置有滤网。
[0013] 所述电容模块内设置有电容模块散热风道,所述电容模块散热风道包括有一风道出风口及风道进风口,所述风道出风口和风道进风口分别连通后柜体和前柜体。
[0014] 本实用新型的有益效果是:在柜体中部设置有一将柜体分为前柜体和后柜体的风道挡板,功率模块内设置有散热通道,散热通道连通前柜体和后柜体,在后柜体外侧设置有与后柜体连通的抽风机,使得前柜体、散热通道、后柜体在柜体内形成散热风道,气流从前柜体吸入变流器,经功率模块内的散热通道后由后柜体的抽风机送出变流器,能够很好的带走功率模块内的热量,散热通道的模块出风口与变流器内的连接铜排对应,且散热通道还配置有与叠成母排对应的叠成母排出风口,故在柜体内的散热风道不仅能够很好的带走功率模块内的热量,对功率模块内进行散热,且能够对叠成母排、连接铜排进行散热,整机的风道布置合理高效,散热效果好。
[0015] 进一步,变流器采用多个设置在后柜体外侧的抽风机进行抽风散热产生对流,无需在功率模块内单独配置散热风扇,维护方便,减少成本,且当部分抽风机出现故障时,剩下的抽风机仍能保证变流器内散热风道的正常运作,变流器内的温度不会短时间升高,提供足够的预警或报警时间,减少风机失效而造成的风险,可靠性高。
附图说明 [0016] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0017] 图1是本实用新型的内部正面视图;[0018] 图2是本实用新型图1中A-A的剖面示意图;[0019] 图3是本实用新型图1中B-B的剖面示意图;[0020] 图4是本实用新型的功率模块的结构示意图;[0021] 图5是本实用新型的功率模块的后视图;[0022] 图6是本实用新型图5中C-C的剖面示意图;[0023] 图7是本实用新型图5中D-D的剖面示意图。具体实施方式 [0024] 参照图1至图7,图1至图7是本实用新型一个具体实施例的结构示意图,如图所
示,一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,包括柜体I及若干设置在柜体I内的功率模块2、并网断路器3、电容模块4,所述柜体包括第一模块柜71、第二模块柜72、第三模块柜73及第四模块柜74,所述第一模块柜71、第二模块柜72、第三模块柜73内均设置有四组的功率模块2及一组的并网断路器3,所述第四模块柜74内设置有四组的功率模块2及一组的电容模块4。
[0025] 如图所示,所述柜体I中部设置有一将柜体I分为相互密封隔离的前柜体11和后柜体12的风道挡板13,在前柜体11上开设有若干外部进风口,所述外部进风口上设置有滤网14,在后柜体12外侧上端设置有四组与后柜体12连通的抽风机6,所述功率模块2内设置有散热通道,该散热通道包括设置在功率模块2前端底部的模块进风口 51、设置在功率模块2的后端面的模块出风口 52、设置在功率模块2两侧的辅助进风口 53,所述模块进风口 51、辅助进风口 53连通前柜体11与功率模块2内腔,所述模块出风口 52连通后柜体12与功率模块2内腔。
[0026] 如图所示,所述功率模块2在模块出风口 52端设置有若干铜排连接端21,所述铜排连接端21通过叠成母排与并网断路器3、电容模块4连接,所述散热通道还包括与叠成母排对应的叠成母排出风口 54,当抽风机6开启时,外部的气流从外部进风口经滤网14过滤后吸入前柜体11内,此时由于风道挡板13的阻挡,气流经功率模块2的模块进风口 51、辅助进风口 53进入功率模块2内腔,带走功率模块2内腔的热量,对功率模块2内的电解电容22进行散热,然后气流从模块出风口 52、叠成母排出风口 54送出,同时对叠成母排、柜体I内的连接铜排进行散热,最后被抽风机6排出变流器柜体,故在柜体I的的散热风道不仅能够很好的带走功率模块2内的热量,对功率模块内进行散热,且能够对叠成母排、连接铜排进行针对性的散热,很好的控制了叠层母排的温升,整机的风道布置合理高效,散热效果好,且功率模块2均为统一制作、统一结构,具有良好的互换性,便于安装与维护。
[0027] 如图所示,在功率模块2内,主进风口为设置在功率模块2底部的模块进风口 51,而模块出风口 52、叠成母排出风口 54的位置均比模块进风口 51高,此外,柜体I的抽风机6设置在后柜体12外侧上端,外部进风口均比抽风机6低,符合热空气向上流动的空气对流原理,形成了均匀稳定的流道,使得整机的散热更充分合理。
[0028] 在本实施例中,抽风机6配置有四组,在具体的实施过程中还可配置为两组或多组,柜体I内通过抽风机6进行抽风散热产生对流,无需在功率模块2内单独配置散热风扇,维护方便,减少成本,且当部分抽风机6出现故障时,剩下的抽风机6仍能保证变流器内散热风道的正常运作,变流器内的温度不会短时间升高,提供足够的预警或报警时间,减少风机失效而造成的风险,可靠性更高。
[0029] 进一步,在本实用新型中,前柜体11和后柜体12均配置有柜门,方便于维护作业,而外部进风口设置在前柜体11的柜门上,本实用新型工作时,柜门均关闭密封,柜体I上仅留有外部进风口开放,且外部进风口上的滤网14为防尘防潮的海绵滤网,提高整机的IP防护等级,且可以在海上及高潮湿环境使用。
[0030] 再进一步,所述电容模块4内也设置有电容模块散热风道,所述电容模块散热风道包括有一风道出风口 41及风道进风口,所述风道出风口 41和风道进风口分别连通后柜体12和前柜体11,使得气流能够从前柜体11经风道进风口进入电容模块4内对电容模块4进行散热,然后从风道出风口 41送出,并在风道出风口 41处对电容模块4的连接铜排进行散热,提高电容模块4内及其连接铜排的散热效果,防止电容模块4温度过高。
[0031] 以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,其特征在于:包括柜体(I)及若干设置在柜体(I)内的功率模块(2)、并网断路器(3)、电容模块(4),所述柜体(I)中部设置有一将柜体(I)分为相互密封隔离的前柜体(11)和后柜体(12)的风道挡板(13),所述功率模块(2)内设置有散热通道,所述散热通道连通前柜体(11)和后柜体(12),使得前柜体(11)和后柜体(12)之间的流动气流流经功率模块(2)内部,使得前柜体(11)、散热通道、后柜体(12)在柜体(I)内形成散热风道。
2.根据权利要求1所述的一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,其特征在于:所述散热通道包括设置在功率模块(2 ) —端的模块进风口( 51)及设置在功率模块(2 )另一端的模块出风口( 52 ),所述模块进风口( 51)连通前柜体(11)与功率模块(2 )内腔,所述模块出风口( 52 )连通后柜体(12)与功率模块(2 )内腔。
3.根据权利要求2所述的一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,其特征在于:所述模块进风口( 51)开设在功率模块(2 )底部,所述模块出风口( 52 )开设在功率模块(2 )的后端面上。
4.根据权利要求2所述的一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,其特征在于:所述散热通道还包括设置在功率模块(2 )两侧的辅助进风口( 53 ),所述辅助进风口( 53 )连通前柜体(11)与功率模块(2)内腔。
5.根据权利要求2所述的一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,其特征在于:所述功率模块(2 )在模块出风口( 52 )端设置有若干铜排连接端(21),所述铜排连接端(21)通过叠成母排与并网断路器(3 )、电容模块(4)连接,所述散热通道还包括与叠成母排对应的叠成母排出风口(54)。
6.根据权利要求1所述的一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,其特征在于:所述柜体(I)配置有若干能够在前柜体(11)和后柜体(12)之间产生气流流动的风机组件。
7.根据权利要求6所述的一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,其特征在于:所述风机组件包括若干设置在后柜体(12)外侧上方并与后柜体(12)连通的抽风机(6)。
8.根据权利要求2所述的一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,其特征在于:所述前柜体(11)上开设有若干外部进风口,所述外部进风口上设置有滤网(14 )。
9.根据权利要求1所述的一种具有高效风道散热的大功率风电变流器,其特征在于:所述电容模块(4)内设置有电容模块散热风道,所述电容模块散热风道包括有一风道出风口(41)及风道进风口,所述风道出风口(41)和风道进风口分别连通后柜体(12)和前柜体(11)。
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