CN204615186U - 一种储能系统机柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能系统机柜，包括柜体以及位于该柜体内的结构零部件、电气元件、功能模块；所述柜体的内部空间有隔板分隔成多个安装腔室，该安装腔室包括前后布置的前部元件腔和后部元件腔，所述前部元件腔包括上下布置的前上部元件腔和前下部元件腔，所述前下部元件腔包括左右布置的左侧元件腔和右侧元件腔；所述柜体还包括前内部门和外部门，所述前内部门设有内部控制腔，所述外部门包括外部控制腔；所述隔板和金属保护罩上开设有用于布线的过线孔；本实用新型通过优化柜体内部的空间布局，实现了机柜内部的合理布局以及简洁有序的电连接，增强了内部各功能模块和控制电路板的可维护性，提高了控制电路板的抗干扰能力和整机的可靠性。

Description

一种储能系统机柜

技术领域

本实用新型涉及一种储能系统机柜，该系统也可以直接应用于不间断电源系统。

背景技术

基于现有技术设计的储能机柜内部空间利用率低、体积大、存在寿命限制以及易损的元件(如电容、控制电路板、风扇、功率模块等)可维护性差，内部功率电缆和信号电缆布线凌乱、控制电路板以及承担高电压的元件多位于风道之中容易受积尘的影响导致短路、拉弧、元件腐蚀等故障概率增加，这些缺点使得目前储能机柜的体积庞大、可靠性以及可维护性差，成本偏高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述技术问题提出一种通过优化机柜内部元件的结构布局来实现缩小体积、降低成本并提高可靠性及可维护性的储能系统机柜。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种储能系统机柜，包括柜体以及位于该柜体内的结构零部件、电气元件和功能模块；所述柜体的内部空间有隔板分隔成多个用于安装主回路开关模块、系统功率组件、电磁元件以及散热系统的安装腔室，所述安装腔室包括前后布置的前部元件腔和后部元件腔，所述前部元件腔包括上下布置的前上部元件腔和前下部元件腔，所述前下部元件腔包括左右布置的左侧元件腔和右侧元件腔；所述柜体还包括前内部门和外部门，所述前内部门设有由金属保护罩构成的内部控制腔，所述外部门包括由金属保护罩构成的外部控制腔；所述隔板和金属保护罩上开设有用于布线的过线孔。

在本实用新型中，所述左侧元件腔的隔板上安装有主回路开关模块，所 述主回路开关模块包括从左至右依次为系统输出开关、维修旁路输入开关、旁路输入开关和主路输入开关，其中主路输入开关、旁路输入开关和系统输出开关为纵向放置，维修旁路输入开关横向放置于旁路输入开关和系统输出开关之间；

所述左侧元件腔内还包括安装在隔板上的电池熔断器、引出母排、主路防雷电路板、旁路防雷电路板、电池电磁兼容电路板、主路电磁兼容电路板、旁路电磁兼容电路板、系统输出电磁兼容电路板、高压接口电路板、维修电源插座、布线槽、用户电缆分线板；

所述引出母排包括与所述主路输入开关、旁路输入开关的进线端以及系统输出开关的出线端相连接的纵向导体母排、连接在所述维修旁路输入开关的进线端与旁路输入开关的出线端的纵向导体母排之间以及连接在所述维修旁路输入开关的出线端与系统输出开关的出线端的纵向导体母排之间的横向导体母排，其中，与所述主路输入开关的进线端相连接的纵向导体母排用作主路输入用户接线端，与所述旁路输入开关的进线端相连接的纵向导体母排用作旁路输入用户接线端；

所述主路电磁兼容电路板设置在主路输入用户接线端侧边，所述旁路电磁兼容电路板设置在旁路输入用户接线端侧边； 

所述主路防雷电路板安装在所述主路输入开关的出线端侧边，所述旁路防雷电路板安装在所述旁路输入开关的出线端侧边，所述主路防雷电路板和旁路防雷电路板与隔板之间分别设置有绝缘膜；

所述左侧元件腔的隔板位于所述系统输出开关、旁路输入开关和主路输入开关的上方分别开设有第一过线孔组、第二过线孔组合第三过线孔组，所述第一过线孔组、第二过线孔组合第三过线孔组的过线孔分别安装有橡胶护线套；

所述高压接口电路板设置在所述维修旁路输入开关的上方且位于系统输出开关和旁路输出开关的中间，所述高压接口电路板与所述主路输入开关的出线侧、所述旁路输入开关的出线侧、所述系统输出开关的进线侧的高电压检测线相连接，所述布线槽设置在高压接口电路板的左侧；

所述主路防雷电路板、旁路防雷电路板以及高压接口电路板上分别设置有透明防护罩；

所述用户电缆分线板安装设置在柜体的底板上且该用户电缆分线板采用不导磁材料制成，所述机柜的底板上设有用于用户电缆接入的进线槽，所述用户电缆分线板上设置有多个用于接入主路输入电缆、旁路输入电缆、系统输出电缆、电池输入电缆的分线孔。

在本实用新型中，所述右侧元件腔至少由前盖板、左隔板、右隔板、背部隔板、顶部隔板以及柜体底板构成，所述顶部隔板上开设有第五通风孔区；所述右侧元件腔内从上到下依次安装设置有输入滤波器接触器组件、输入滤波器电容器组件和输出滤波器电容器组件；所述输入滤波器接触器组件、输入滤波器电容器组件和输出滤波器电容器组件分别安装设置在托盘上，安装所述输入滤波器电容组件的托盘的前端设置有U型第五过线孔；所述前盖板上设置有便于拆卸前盖板的把手且该前盖板的底部开设有第六过线孔；

所述右侧元件腔内还设置有用于安装所述托盘的导轨槽，该导轨槽前端设置有两个用于固定所述托盘的螺丝孔，该导轨槽的后端设置有两个用于对托盘进行上下限位的卡扣；

所述输入滤波器接触器组件包括接触器安装板和安装在该接触器安装板上的输入滤波器接触器；所述接触器安装板固定在所述托盘上；

所述左隔板上靠近所述输入滤波器接触器组件的位置设置有第四过线孔，所述左隔板靠近所述输出滤波器电容器组件的位置开设有第十一过线孔。

在本实用新型中，所述前上部元件腔包括静态开关功率组件、三组逆变器功率组件、整流器功率组件、三组直流母线电容组件、整流熔断器、逆变输出熔断器、功率模块连接母排、穿墙母排、逆变输出电流互感器、旁路输入电流互感器、系统输出电流互感器、整流输入电流互感器、逆变器霍尔传感器、功率模块混风腔室和第二散热风扇组；

所述静态开关功率组件布设在所述前上部元件腔的左侧，包括静态开关散热器、静态开关功率模块、电路板安装件、静态开关驱动电路板、阻容吸收电路板；所述静态开关功率模块为三组，从左到右依次安装在所述静态开 关散热器上；

所述静态开关功率模块包括两个反并联的晶闸管功率模块组成，所述晶闸管功率模块一个用于储能系统逆变输出，另一个用于储能系统旁路。所述晶闸管模块为三端器件，其中，所述晶闸管功率模块的左侧模块的顶部端子为逆变输出接入点，所述晶闸管功率模块的右侧模块的底部端子为旁路输入接入点并通过向下折弯135°的第二静态开关铜排引出，所述晶闸管功率模块的其余端子通过第一静态开关铜排短接作为系统输出接入点并由向下折弯135°的第三静态开关铜排引出；

所述逆变输出接入点通过第四静态开关铜排引出并与逆变输出熔断器及静态开关穿墙母排电连接，所述静态开关穿墙母排穿设在隔板上并延伸进入所述后部元件腔内；所述静态开关穿墙母排上套设有逆变输出互感器，所述第二静态开关铜排套设有旁路电流互感器。所述电路板安装件通过四只金属支柱固定在所述静态开关散热器上，所述静态开关功率模块位于所述电路板安装件与静态开关散热器之间；所述阻容吸收电路板和静态开关驱动电路板从左至右分别安装在所述电路板安装件上；

所述直流母线电容组件分别设置在所述逆变器功率组件的正前方，并且安装在第二托盘上，所述直流母线电容组件包括多个直流电容器，各个直流电容器的正、负极分别通过直流电容叠层铜排互相电连接，并通过正、负极直流母线汇流排连接汇流；所述第二托盘的的前端设有垂直向下的折边，该折边上设有螺钉孔，所述第二托盘固定在所诉前上部元件腔的底部的电容托盘架上，该电容托盘架包括前横梁、后横梁以及三组导轨槽构成，所述后横梁设有用于上下限位的固定卡扣；

所述逆变器功率组件设置在所述前上部元件腔的中间位置且位于所述直流母线电容组件的正后方；所述逆变器功率组件包括逆变散热器和固定在所述逆变散热器上的IGBT功率模块；所述直流母线电容组件通过直流电容叠层铜排经IGBT模块端子转接铜排与IGBT模块的直流正负极端子电连接，所述IGBT模块端子转接铜排通过绝缘柱固定在所述逆变散热器位于所述IGBT模块的上方的位置；所述前上部元件腔与后部元件腔之间的隔板上开设有第八 过线孔；

所述整流器功率组件包括设置在所述逆变功率模块的右侧的整流散热器、整流功率模块、整流输出直流母排、整流输入铜排和整流输入熔断器；所述整流功率模块为三端器件，其中，所述整流功率模块的最顶端的端子为交流输入端，该交流输入端经第一整流铜排与整流输入熔断器电连接后再经过第二整流铜排转接与整流穿墙母排电连接，所述整流穿墙母排穿设在隔板上并延伸进入所述后部元件腔内；所述整流输入电流互感器套设在整流功率模块的整流输出直流母排上；所述前上部元件腔还开设有与所述左侧元件腔相通的第九过线孔组；

所述静态开关散热器、逆变散热器和整流散热器竖直安装所述功率模块混风腔室中，所述静态开关散热器、逆变散热器和整流散热器之间设置有散热器密封件，所述第二散热风扇组安装在所述柜体的顶部；所述第二散热风扇组包括多个离心风扇以及用于安装该离心风扇的风扇盒；所述左侧元件腔开设第一进风孔区，所述前上部元件腔开设有第二进风孔区和第三进风孔区。

在本实用新型中，所述后部元件腔包括主路输入电抗器、整流电抗器、输入滤波器、谐振电抗器、输出变压器以及第一散热风扇组，所述柜体的底部分别设置有前风栅板、后风栅板以及侧风栅板，所述后部元件腔底部设置有进风孔，所述输出变压器安装于所述后部元件腔的左侧且位于所述前上部元件腔的静态开关功率组件的下方；所述主路输入电抗器和整流电抗器安装在所述后部元件腔的右侧且在深度方向前后设置，所述主路输入电抗器在里侧，所述整流电抗器在外侧；所述输入滤波器和谐振电抗器安装在第三托盘上，所述第三托盘固定在所述后部元件腔的中部纵向横梁，所述后部元件腔上开设有第十过线孔和第十二过线孔；所述第一散热风扇组安装在所述后部元件腔的顶部且采用抽风的方式进行散热。

在本实用新型中，所述内部控制腔由金属隔板分为左腔室和右腔室，所述金属隔板的下方设置有用于过线的通孔；所述左腔室内安装有多个冗余设计的为储能系统的控制电路板供电的开关模式辅助电源电路板，所述右腔室内安装有储能系统的控制电路板；所述保护盖板上设有用于露出所述控制电 路板的接口的接线窗口。

在本实用新型中，所述外部控制腔内安装有监控显示组件、监控电路板以及通信卡安装盒；所述监控显示组件包括液晶显示屏、塑胶面板以及键盘板；所述金属保护罩上开设有用于露出所述监控电路板的接口的接线窗口。

本实用新型通过将储能系统机柜的柜体的内部空间使用隔板分隔成多个用于安装功能元件和控制电路板的安装腔室，优化了柜体内部的空间布局，实现了机柜内部电气元件、功能模块和控制电路板的合理布局以及简洁有序的电连接，使得功率电缆和信号电缆的布线更加简洁和流畅，功率器件的散热更加高效，提升了机柜内部空间的利用率使得机柜体积减小从而带来成本的下降，并且同时也增强了内部各功能模块和控制电路板的可维护性，提高了控制电路板的抗干扰能力和整机的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的储能系统机柜的前视结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中的储能系统机柜的前下部元件腔的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中的储能系统机柜的右侧元件腔的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中的储能系统机柜的前上部元件腔的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中的储能系统机柜的右侧元件腔中汇流排的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中的储能系统机柜的前上部元件腔的侧视结构示意图；

图7为本实用新型一实施例中的储能系统机柜的后部元件腔的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例中的储能系统机柜的后部元件腔的局部结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，以下结合附图及实施例，对本实用新型的技术方案进行进一步详细说明，显而易见地，下面描述仅仅是 本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。

参照图1，一种储能系统机柜，包括柜体以及位于该柜体内的电气元件和功能模块；柜体的内部空间有隔板分隔成多个用于安装主回路开关模块、系统功率组件、电磁元件以及散热系统的安装腔室，安装腔室包括前后布置的前部元件腔和后部元件腔100，前部元件腔包括上下布置的前上部元件腔200和前下部元件腔，前下部元件腔包括左右布置的左侧元件腔300和右侧元件腔400；柜体还包括前内部门和外部门，前内部门设有由金属保护罩构成的内部控制腔500，外部门包括由金属保护罩构成的外部控制腔600；隔板和金属保护罩上开设有用于布线的过线孔。

具体的，参照图2，左侧元件腔300主要安装有储能系统的主回路开关模块，包括主路输入开关306、旁路输入开关307、维修旁路输入开关309、系统输出开关310、电池熔断器和连接上述开关和熔断器进出线端的引出母排，主路防雷电路板319、旁路防雷电路板311、电池电磁兼容电路板305、主路电磁兼容电路板、旁路电磁兼容电路板、系统输出电磁兼容电路板、高压接口电路板、维修电源插座、布线槽、用户电缆分线板308。上述开关、电路板、布线槽安装于隔板上，上述开关正面安装有开关面板盖板、上述用户电缆分线板308所在的用户进线区设有用户进线区保护罩302、上述开关通过功率电缆实现与后部元件腔100的电磁元件和前上部元件腔200的功率模块的电连接。

具体的，参照图2，主路输入开关306、旁路输入开关307、维修旁路输入开关309、系统输出开关310的布局顺序从左至右依次为系统输出开关310、维修旁路输入开关309、旁路输入开关307和主路输入开关306，其中主路输入开关306、旁路输入开关307和系统输出开关310为纵向放置，维修旁路输入开关309横向放置于旁路输入开关307和系统输出开关310之间。主路输入开关306、旁路输入开关307的进线端和系统输出开关310的出线端通过纵向导体母排引出。横向布局的维修旁路输入开关309的进线端通过横向导体母排与旁路输入开关307的进线侧纵向导体母排连接，出线端通过横向导体 母排与系统输出开关310出线端的纵向导体母排连接。其中，与主路输入开关306的进线端相连接的纵向导体母排用作主路输入用户接线端，与旁路输入开关307的进线端相连接的纵向导体母排用作旁路输入用户接线端。上述开关的布局和维修旁路输入开关309的进出线端与旁路输入开关307和系统输出开关310的进出线端的导体母排连接方式使得整个开关区域的功率回路简洁、紧凑、导体母排使用量少，降低了系统的结构成本。

上述主路电磁兼容电路板和旁路电磁兼容电路板均放置在上述主路输入、旁路输入、系统输出用户接线端口附近，使得上述电磁兼容电路板的工作回路短，有利于提高系统的电磁兼容性能。上述电池兼容电路板通过导电铜柱固定在电池端口铜排上，并且与电池端口铜排之间设置有透明塑料绝缘板，提升了电路板放置在用户接端口的安全防护能力。

主路防雷电路板319安装在主路输入开关306的出线端侧边，旁路防雷电路板311安装在旁路输入开关307的出线端侧边，因此上述防雷板的浪涌吸收回路短，利用提高系统端口的抗浪涌能力。主路防雷电路板319和旁路防雷电路板311与隔板之间分别设置有绝缘膜，提高了系统的可靠型，避免浪涌发生时出现电路板上焊接元件的引脚对隔板的尖端放电引起拉弧故障，提高了系统的可靠性。

参照图2，左侧元件腔300的隔板位于系统输出开关310、旁路输入开关307和主路输入开关306的上方分别开设有第一过线孔组313、第二过线孔组315合第三过线孔组317，分别用于主路输入开关306、旁路输入开关307的出线端和系统输出开关310进线端的三相功率电缆的穿腔布线。第一过线孔组313、第二过线孔组315和第三过线孔组317的过线孔分别安装有橡胶护线套，用于保护穿孔而过的功率电缆不会被机柜钣金材料边缘割伤。

高压接口电路板设置在维修旁路输入开关309的上方且位于系统输出开关310和旁路输出开关的中间，高压接口电路板与主路输入开关306的出线侧、旁路输入开关307的出线侧、系统输出开关310的进线侧的高电压检测线相连接，布线槽设置在高压接口电路板的左侧；经过上述高压接口电路板处理以及保护后的高电压信号通过线缆及时汇入布线槽。上述高压接口电压 板靠近上述开关的布局使得来自系统电源侧未经过流保护的检测线缆长度大大缩短，很明显，可以降低上述高压检测线破损带来故障的概率，提高了系统的可靠性。

由于高压接口电路板和防雷电路板由于位处于风道之中，因此，主路防雷电路板319、旁路防雷电路板311以及高压接口电路板上分别设置有透明防护罩；很明显，上述透明塑料罩有效提高了上述电路板的防护能力，避免了环境因素引起的短路拉弧故障。

参照图2，上述用户电缆分线板308安装在柜体的底板上，柜体的底板上设置有为用户电缆接入的长方形进线槽，用户电缆分线板308上设置有用于用户接入储能系统主路输入、旁路输入、系统输出、电池输入四组椭圆形功率线缆分线孔，用于引导用户按照对应关系正确的接入功率电缆，每组分线孔包含多个分线孔，每组均位于对应用户接线端口导体母排的正下方。本实用新型中柜体的底板由低成本的普通钣金材料(如镀锌铁板)制成，上述底板上仅开有一个满足用户电缆进线面积的长方形进线槽，目的是为了避免用户外接电缆穿过两个以上的封闭型进线孔时，因为环绕进线孔之间的电流在进线孔之间的封闭钣金材料中引起涡流效应，导致不必要的发热和能量损失。上述用户电缆分线板308采用不导磁材料制成(如铝板或者环氧板、电木板等)。本实用新型的优点在于当需要设计两个以上的分线孔时，为了避免进线孔之间的环流在封闭的导磁型钣金材料中引起涡流发热效应，将原本设置在柜体的底板上的多个分线孔转移到不导磁的用户电缆分线板308上，这样可以避免柜体的底板全部采用非导磁材料而引起成本上升，或者是避免柜体的底板上开多个非封闭型(开槽连通)的分线孔导致柜体的底板的机械强度下降，很明显，本实用新型同时兼顾了用户电缆分线板308的成本、机械强度和分线功能。

在一具体实施例中，参照图2和图3，右侧元件腔400至少由前盖板、左隔板、右隔板、背部隔板、顶部隔板以及柜体底板构成，顶部隔板上开设有第五通风孔区401；右侧元件腔400内从上到下依次安装设置有输入滤波器接触器组件406、输入滤波器电容器组件408和输出滤波器电容器组件409；输 入滤波器接触器组件406、输入滤波器电容器组件408和输出滤波器电容器组件409分别安装设置在托盘402上，安装输入滤波器电容器组件408的托盘402的前端设置有U型第五过线孔403；前盖板上设置有便于拆卸前盖板的把手且该前盖板的底部开设有第六过线孔304；通过把手便于维护右侧元件腔400内组件时安全拆除和取下前盖板，底部设置的第六过线孔304，与上述柜体的底板上设置的用户控制电缆进线孔405配合使用，用户的并机控制电缆、通讯电缆和输入输出状态控制电缆经上述用户控制电缆进线孔405进入机柜从第六过线孔304穿出往上沿预设布线路径可以方便与上述内部控制腔500的并机控制接口502电连接，同时还可以方便与上述外部控制腔600内的监控电路板通讯接口、通信卡接口和离散控制信号接口电连接。

参照图2，右侧元件腔400内还设置有用于安装托盘402的导轨槽404，该导轨槽404前端设置有两个用于固定托盘402的螺丝孔，该导轨槽404的后端设置有两个用于对托盘402进行上下限位的卡扣；

输入滤波器接触器组件406包括接触器安装板和安装在该接触器安装板上的输入滤波器接触器；接触器安装板固定在托盘402上，该托盘402固定于上部导轨槽404上。在储能系统整机总装时上述输入滤波器接触器组件406在总装线下完成装配后只需对准导轨槽404推入，然后锁紧前端两个固定螺丝即可。本实用新型的优点在于上述托盘402和导轨槽404的设计实现了储能系统内部组件的模块化组装的同时，极大的提高了生产总装时的生产效率，实现了输入滤波器接触器组件406的前维护，缩短了维护时间。上述输入滤波器接触器组件406位于后部元件腔100中的输入滤波器谐振电路器102的前下方，左隔板上靠近输入滤波器接触器组件406的位置设置有第四过线孔401，上述接触器的进线端通过功率电缆经由第四过线孔407与输入滤波器谐振电路器102电连接，接触器的出线端通过功率电缆经由U型第五过线孔403与下方的输入滤波器电容器组件408电连接，输入滤波器电流互感器套装并绑扎固定于上述功率电缆的设计位置。本实用新型的优点在于上述输入滤波器接触器组件406、输入滤波器谐振电路器102和输入滤波器电容器组件408的布局和第四过线孔407、U型第五过线孔403的设置使得系统输入滤波器功 率回路简短流畅，布线简洁美观。

参照图3，上述输入滤波器电容器组件408位于上述输入滤波器接触器组件406的下方，安装在托盘402上，该托盘402固定于中部导轨槽404上，上述托盘402的前端还安装有用于上述输入滤波器接触器驱动用的直流电容器。输入滤波器电容器组件408的功率电缆往上经过U型第五过线孔403与接触器的出线端电连接。

参照图3，上述输出滤波器电容器组件409位于上述右侧元件腔400的底部，安装于托盘402上，该托盘402固定于底部的导轨槽404上。在上述左隔板上靠近输出滤波器电容组件的位置设置有第十一过线孔410，输出滤波器电容器组件409的功率电缆经由第六过线孔304与上述后部元件腔100内的输出变压器106电连接。本实用新型的优点在于输出滤波器电容器组件409的布局和第十一过线孔410的设置使得输出滤波回路简短流畅，由于输出滤波器功率回路上存在高频纹波电流，本实用新型简短流畅的输出滤波回路提升了系统的电磁兼容性能。

上述右侧元件腔400的顶部隔板上开设的第五通风孔区401，用于腔体内部元件的自然对流散热，由于腔体相对封闭以及不处于主风道中，因此本实用新型的设计提高了腔内体的电气元件和电路板的粉尘防护能力以及可靠性。

参照图4，前上部元件腔200主要布局有包括静态开关功率组件、三组逆变器功率组件、整流器功率组件、三组直流母线电容组件209、整流熔断器219、逆变输出熔断器、功率模块连接母排、穿墙母排、逆变输出电流互感器、旁路输入电流互感器、系统输出电流互感器、整流输入电流互感器、逆变器霍尔传感器、功率模块混风腔室230和第二散热风扇组229。

上述静态开关功率组件由静态开关散热器223、静态开关功率模块205(三组)、电路板安装件、静态开关驱动电路板203、IGBT模块驱动电路板222、阻容吸收电路板206构成，布局于前上部元件腔200的左侧。上述三组静态开关功率模块205结构和功能完全相同，从左至右依次安装在上述静态开关散热器223上，每组静态开关功率模块205由两个反并联的晶闸管功率模块 组成，左侧的晶闸管功率模块用于储能系统逆变输出，右侧的用于储能系统旁路。每个晶闸管模块为三端器件，其中，每组晶闸管功率模块中的左侧模块的顶部端子作为逆变输出接入点，右侧模块的底部端子为旁路输入接入点并通过向下折弯135°的第二静态开关铜排208引出，每组两个晶闸管功率模块的其余四个端子通过第一静态开关铜排短接，经过向下135度折弯的第三静态开关铜排207引出形成系统输出接入点。上述旁路接入点(三组)通过功率电缆经由前上部元件腔200底板上开设的第七过线孔组与上述旁路输入开关307的出线端电连接。上述系统输出接入点(共三组)经由前上部元件腔200底板上开设的第一过线孔组313与上述系统输出开关310的进线端电连接。上述过线孔组内的过线孔之间均开设连通槽避免在机柜钣金材料中引起有害的涡流发热效应。上述逆变输出接入点经过第四静态开关铜排207引出与逆变输出熔断器电连接，并经过静态开关穿墙母排231进入上述后部元件腔100最终与输出变压器106实现电连接。其中上述静态开关穿墙母排231上套装固定有逆变输出互感器202，上述第二静态开关铜排208上套装固定有旁路电流互感器。在上述三组静态开关的正前方(从机柜正前方看)，电路板安装件通过四只金属支柱固定在静态开关散热器223上，上述阻容吸收电路板206和静态开关驱动电路板203从左至右分别安装在上述电路板安装件上。本实用新型的优点在于：一、静态开关功率模块205在散热器上布局紧凑而且静态开关组件相对于系统输出开关310和旁路输入开关307的布局、第七过线孔组与第一过线孔组313的设置使得静态开关功率回路简短顺畅，逆变输出接入点出线方向向上，经过静态开关穿墙母排231进入后舱，而系统输出接入点和旁路输入接入点的出线方向与之相反，它们的功率电缆向下经过第七过线孔组与第一过线孔组313分别与旁路输入开关307和系统输出开关310电连接，如此则避免了三个接入点的电缆集中布线导致拥挤混乱，使整个静态开关的功率电缆布线舒畅美观。二、电路板安装件的设置使得静态开关驱动电路板203和阻容吸收电路板206可以近距离的布局于上述静态开关功率模块205的正上方，驱动信号回路和尖峰吸收回路都较短，增强了系统的抗干扰能力和电磁兼容性能。

参照图5，直流母线电容组件209分别设置在逆变器功率组件的正前方，每组直流母线电容组件209位置与每组逆变器功率组件的前后位置一一对应。上述每组直流母线电容安装于第二托盘211上，每组包含多个直流电容器，各电容器的正、负极均通过专门设计的直流母线电容叠层铜排225互相电连接，上述三组直流电容组件的正、负极最终通过直流母线正极汇流排227、直流母线负极汇流排226连接在一起实现汇流。第二托盘211的正前面设计有垂直向下的结构件折边，折边上设计有螺钉孔，用于固定在前上部元件腔200底部的电容托盘架上，上述电容托盘架由前后两根横梁以及三组导轨槽构成，后部横梁上设计有用于上下限位的固定卡扣，上述直流母线电容组件209在总装时可以直接对准后导轨槽推入，经过上述固定卡扣上下限位后，利用螺钉将第二托盘211的折边紧固在前部横梁架上。本实用新型的设计的优点在于，将系统整个直流母线电容分为三个相同的组件使得上述组件可以实现在总装前实现模块化生产，提高了生产的效率，同时第二托盘211和导轨槽的设计使得在直流母线电容组件209在生产总装和用户现场更换维护时十分方便。

参照图4，上述逆变器功率组件共三组，每组结构和功能完全相同，由逆变散热器210和IGBT功率模块构成，上述逆变功率组件位于前上部元件腔200的中间位置，布局于上述直流母线电容组件209的正后方，上述直流母线电容组件209通过直流母线电容叠层铜排225经IGBT模块端子转接铜排224最终实现与IGBT模块的直流正负极端子电连接，IGBT模块端子转接铜排224通过绝缘柱固定在逆变散热器210位于IGBT模块上方的位置。逆变功率模块的交流输出端子利用功率电缆经由第八过线孔组326与后部元件腔100的输出变压器106电连接。第八过线孔组326内的过线孔之间开设连通槽避免在机柜钣金材料中引起有害的涡流发热效应。本实用新型的优点在于，逆变功率组件与直流母线电容组件209以及输出变压器106之间的空间布局关系使得逆变功率回路简短顺畅，第八过线孔组326的设置使得功率电缆布线顺畅美观。IGBT模块端子转接铜排224的设计和使用有效的避免了上述直流母线电容叠层铜排225因为尺寸大导致加工公差大直接与IGBT模块端子直接相连 时引起的有害机械应力，它一方面因为自身设计的长圆孔化解了直流母线电容叠层铜排225加工公差带来的机械应力，另外它可以有效阻拦机械应力向IGBT模块的传递，提升了系统的抗机械冲击能力和可靠性。

参照图4，整流器功率组件包括设置在逆变功率模块的右侧的整流散热器217、整流功率模块216、整流输出直流母排、整流输入铜排和整流输入熔断器；整流功率模块216为三端器件，其中，整流功率模块216的最顶端的端子为交流输入端，该交流输入端经第一整流铜排221与整流输入熔断器电连接后再经过第二整流铜排220转接与整流穿墙母排232电连接，整流穿墙母排232穿设在隔板上并延伸进入后部元件腔100内；整流输入电流互感器套设在整流功率模块216的整流输出直流母排上；前上部元件腔200还开设有与左侧元件腔300相通的第九过线孔组318。

具体的，整流功率模块216的最顶端的端子为交流输入端，经第一整流铜排221往上与整流输入熔断器电连接后再经过第二整流铜排220转接与整流穿墙母排232电连接最后进入后部元件腔100实现与整流电抗器104的电连接。整流互感器218套装在整流器的正负整流器输出母排215经过直流母线搭接母排214与上述直流母线正极汇流排227、直流母线负极汇流排226电连接。上述直流母线搭接母排214同时还通过功率电缆经由第九过线孔组318与左侧元件腔300的电池母线铜排电连接。第九过线孔组318内过线孔之间开设连通槽避免在机柜钣金材料中引起有害的涡流发热效应。本实用新型的优点在于，通过专门设置整流穿墙母排232使得整流功率组件交流输入与直流输出(电池)回路在空间上分离，整流交流输入功率电缆布置在后部元件腔100，电池输出功率电缆在前上部元件腔200往下进入左侧元件腔300。这样就有效避免了功率电缆、整流熔断器219和整流互感器218的过于集中布局于整流功率组件的前方，使得前上部元件腔200的正面不会过于拥挤，使得整流交直流功率电缆布线简洁美观，因为穿墙母排和第二整流铜排220的设计使得整流熔断器219和整流互感器218也得到了妥善的布置，充分的利用的机柜的前部空间。

参照图4，静态开关散热器223、逆变散热器210和整流散热器217竖直 安装功率模块混风腔室230中，静态开关散热器223、逆变散热器210和整流散热器217之间设置有散热器密封件212，第二散热风扇组229安装在柜体的顶部；第二散热风扇组229包括多个离心风扇以及用于安装该离心风扇的风扇盒；左侧元件腔300开设第一进风孔区301，前上部元件腔200开设有第二进风孔区201和第三进风孔区501。

具体的，参照图6，上述静态开关散热器223、逆变散热器210和整流散热器217均通过专用结构挂件竖直安装于上述功率模块混风腔室230中，上述散热器共用混风腔室230，风道自下而上。各散热器之间的安装间隙由散热器密封件212实现密封，安装在机柜顶部的第二散热风扇组229通过抽风的方式对上述散热器进行散热。本实用新型的优点在于混风腔室230的使用实现了系统在散热风扇上的冗余能力，即第二散热风扇组229中任意风扇失效，系统不会整体停机，而是仍然以一定的负载率正常运行，提高了系统的可靠性。散热器密封件212的使用提高了系统的散热效率。

上述第二散热风扇组229由多组离心风扇构成，安装于上述混风腔室230上方的离心风扇盒228内，第二散热风扇组229的进风来自于机柜左侧内门上开设的第二进风孔区201和右侧内门上开设的第三进风孔区501以及上述前下部腔体的用户进线区保护罩302上开设的第一第三进风孔区501，自第一第三进风孔区501吸入左侧元件腔300的冷风从开设在前上部元件腔200底部的第四通风孔区314进入前上部元件腔200，最终被吸入上述混风腔室230。本实用新型的优点在于上述第一第三进风孔区501的开设有助于机柜左侧元件腔300内的开关、导体母排、熔断器和功率电缆等发热分散元件的散热；前上部元件腔200左侧内门和右侧内门上开设的第二进风孔区201和第三进风孔区501有利于前上部元件腔200的直流母线电容、各类导体母排、功率电缆和各类熔断器等发热分散元件的散热，提高了系统机柜的散热性能，降低了系统元件的温升，提高了系统的可靠性。

上述逆变IGBT驱动板设置在上述逆变功率组件的上方，优点在于驱动信号回路短，提高了系统的抗干扰能力和可靠性。

在一具体实施例中，参照图7，后部元件腔100包括主路输入电抗器103、 整流电抗器104、输入滤波器、谐振电抗器、输出变压器106以及第一散热风扇组101，柜体的底部分别设置有前风栅板303、后风栅板105以及侧风栅板，后部元件腔100底部设置有进风孔，输出变压器106安装于后部元件腔100的左侧且位于前上部元件腔200的静态开关功率组件的下方；主路输入电抗器103和整流电抗器104安装在后部元件腔100的右侧且在深度方向前后设置，主路输入电抗器103在里侧，整流电抗器104在外侧；输入滤波器和谐振电抗器安装在第三托盘上，第三托盘固定在后部元件腔100的中部纵向横梁，后部元件腔100上开设有第十过线孔107和第十二过线孔108；第一散热风扇组101安装在后部元件腔100的顶部且采用抽风的方式进行散热。

具体的，参照图8，上述主路输入电抗器103的进线侧通过功率电缆经由第三过线孔组317与机柜右侧元件腔400的主路输入开关306电连接，输出侧通过功率电缆与后方相邻的整流电抗器104输入端电连接。整流电抗器104输出端通过功率电缆经由第十过线孔107与上述整流穿墙母排232电连接，同时输入电抗器的输出端也通过功率电缆经由第十二过线孔108与输入滤波器谐振电路器102输入端电连接，输入滤波器谐振电路器102输出功率电缆经由上述第四过线孔407与上述输入滤波器接触器的进线端电连接。输出变压器106的原边端子(里侧)通过功率电缆经由第八过线孔组326与上述前上部元件腔200内的逆变IGBT功率模块电连接。输出变压器106的副边端子通过功率电缆与上述静态开关穿墙母排231电连接，电缆在中途通过后部元件腔100横梁绑扎固定。第一散热风扇组101安装在后部元件腔100的顶部采用抽风的方式为上述电磁元件散热，冷风自柜体的底部设置的前风栅板303、后风栅板105以及侧风栅板吸入。上述第十二过线孔108设置成长方形，兼用作上述输入滤波器谐振电路器102散热的通风孔。本实用新型的优点在于：主路输入电抗器103和整流电抗器104的前后相邻布局，以及第三过线孔组317、第四过线孔407、第十过线孔107、第十二过线孔108以及整流穿墙母排232的设置使得系统输入滤波器功率回路和整流功率回路简短、清晰，功率电缆布线顺畅美观；另外考虑到主路输入电抗器103和整流电抗器104前后布局使得机柜后部元件腔100的空间利用充分，与输出变压器106并列 布局与机柜底部，使得后部元件腔100底部风阻均匀，避免了从机柜底部吸入的冷风绕过主要的发热源——输出变压器106线圈，提高了后部元件腔100的整体散热效率；后部元件腔100与前部腔体隔绝，使得后部元件腔100与前上部元件腔200的风道互相独立，避免了发热量大的后部元件腔100对其他腔体的影响。

在一具体实施例中，参照图1，内部控制腔500由金属隔板分为左腔室和右腔室，金属隔板的下方设置有用于过线的通孔；左腔室内安装有多个冗余设计的为储能系统的控制电路板供电的开关模式辅助电源电路板，右腔室内安装有储能系统的控制电路板；保护盖板上设有用于露出控制电路板的接口的接线窗口。

具体的，上述多块开关模式辅助电源电路板安装在上述封闭的左腔室内，可以有效减小对于上述右腔室内的控制电路板的电磁干扰，同时考虑到上述开关模式辅助电源电路板散热的需要，上述左腔室的顶部和底部均开设有通风孔，用于左腔室开关模式辅助电源电路板的对流散热。上述右腔室内的系统控制电路板因为功耗小，因此右腔室设计为除用于控制信号线缆的过线孔外几乎为全密封的形式，这样既利于右腔室内的系统控制电路板的抗电磁干扰能力，又有助于对灰尘的防护的能力。上述右腔室盖板上开设有专用缺口，将腔室内的系统并机控制接口502对外露出，这些露出的接口在安规上属于安全电路，可对用户开放。用户如需在现场连接系统机柜之间的并机控制电缆时，打开机柜的外门后，将上述并机控制电缆穿过机柜右侧元件腔400的用户控制线缆进线孔，并经由第六过线孔304沿机柜右立柱预设的布线路径，即可直接将并机控制电缆插在右腔室内的系统并机控制接口502上，显而易见，本实用新型上述设计将极大的便利系统在现场的安装和维护。

在一具体实施例中，参照图1，该外部控制腔600内安装有监控显示组件、监控电路板以及通信卡安装盒；监控显示组件包括液晶显示屏、塑胶面板以及键盘板；金属保护罩上开设有用于露出监控电路板的接口的接线窗口。

具体的，上述外部控制腔600盖板主要用于保护用户不会直接接触到监控电路板上安规危险电路，上述外部控制腔600的盖板通过开设缺口将上述 监控电路板上属于安规安全电路的接口露出，如外部通信接口601、外部控制接口602、干接点控制接口等。本实用新型的优点在于只打开机柜外部前门就能连接系统对外的监控接口，用户如需在现场连接系统对外监控接口的控制和通信电缆时，打开机柜前外门后，将上述监控接口电缆穿过机柜右侧元件腔400的用户控制线缆进线孔，并经由第六过线孔304沿机柜右立柱晚上并沿前外门上预设的布线路径，即可直接将上述电缆插在监控电路板相应的对外监控接口上，本实用新型上述设计将极大的便利系统在现场的安装和维护。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，本实用新型同样适用于不间断电源系统机柜，同时还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种储能系统机柜，包括柜体以及位于该柜体内的结构零部件、电气元件和功能模块；所述柜体的内部空间有隔板分隔成多个用于安装主回路开关模块、系统功率组件、电磁元件以及散热系统的安装腔室，其特征在于，所述安装腔室包括前后布置的前部元件腔和后部元件腔，所述前部元件腔包括上下布置的前上部元件腔和前下部元件腔，所述前下部元件腔包括左右布置的左侧元件腔和右侧元件腔；所述柜体还包括前内部门和外部门，所述前内部门设有由金属保护罩构成的内部控制腔，所述外部门包括由金属保护罩构成的外部控制腔；所述隔板和金属保护罩上开设有用于布线的过线孔。

2.如权利要求1所述的储能系统机柜，其特征在于，所述左侧元件腔的隔板上安装有主回路开关模块，所述主回路开关模块包括从左至右依次为系统输出开关、维修旁路输入开关、旁路输入开关和主路输入开关，其中主路输入开关、旁路输入开关和系统输出开关为纵向放置，维修旁路输入开关横向放置于旁路输入开关和系统输出开关之间；

所述左侧元件腔内还包括安装在隔板上的电池熔断器、引出母排、主路防雷电路板、旁路防雷电路板、电池电磁兼容电路板、主路电磁兼容电路板、旁路电磁兼容电路板、系统输出电磁兼容电路板、高压接口电路板、维修电源插座、布线槽、用户电缆分线板；

所述引出母排包括与所述主路输入开关、旁路输入开关的进线端以及系统输出开关的出线端相连接的纵向导体母排、连接在所述维修旁路输入开关的进线端与旁路输入开关的出线端的纵向导体母排之间以及连接在所述维修旁路输入开关的出线端与系统输出开关的出线端的纵向导体母排之间的横向导体母排，其中，与所述主路输入开关的进线端相连接的纵向导体母排用作主路输入用户接线端，与所述旁路输入开关的进线端相连接的纵向导体母排用作旁路输入用户接线端；

所述主路电磁兼容电路板设置在主路输入用户接线端侧边，所述旁路电磁兼容电路板设置在旁路输入用户接线端侧边；

所述主路防雷电路板安装在所述主路输入开关的出线端侧边，所述旁路防雷电路板安装在所述旁路输入开关的出线端侧边，所述主路防雷电路板和旁路防雷电路板与隔板之间分别设置有绝缘膜；

所述左侧元件腔的隔板位于所述系统输出开关、旁路输入开关和主路输入开关的上方分别开设有第一过线孔组、第二过线孔组合第三过线孔组，所述第一过线孔组、第二过线孔组合第三过线孔组的过线孔分别安装有橡胶护线套；

所述高压接口电路板设置在所述维修旁路输入开关的上方且位于系统输出开关和旁路输出开关的中间，所述高压接口电路板与所述主路输入开关的出线侧、所述旁路输入开关的出线侧、所述系统输出开关的进线侧的高电压检测线相连接，所述布线槽设置在高压接口电路板的左侧；

所述用户电缆分线板安装设置在柜体的底板上且该用户电缆分线板采用不导磁材料制成，所述机柜的底板上设有用于用户电缆接入的进线槽，所述用户电缆分线板上设置有多个用于接入主路输入电缆、旁路输入电缆、系统输出电缆、电池输入电缆的分线孔。

3.如权利要求2所述的储能系统机柜，其特征在于，所述主路防雷电路板、旁路防雷电路板以及高压接口电路板上分别设置有透明防护罩。

4.如权利要求1所述的储能系统机柜，其特征在于，所述右侧元件腔至少由前盖板、左隔板、右隔板、背部隔板、顶部隔板以及柜体底板构成，所述顶部隔板上开设有第五通风孔区；所述右侧元件腔内从上到下依次安装设置有输入滤波器接触器组件、输入滤波器电容器组件和输出滤波器电容器组件；所述输入滤波器接触器组件、输入滤波器电容器组件和输出滤波器电容器组件分别安装设置在托盘上，安装所述输入滤波器的托盘的前端设置有U型第五过线孔；所述前盖板上设置有便于拆卸前盖板的把手且该前盖板的底部开设有第六过线孔；

所述右侧元件腔内还设置有用于安装所述托盘的导轨槽，该导轨槽前端设置有两个用于固定所述托盘的螺丝孔，该导轨槽的后端设置有两个用于对托盘进行上下限位的卡扣；

所述输入滤波器接触器组件包括接触器安装板和安装在该接触器安装板上的输入滤波器接触器；所述接触器安装板固定在所述托盘上；

所述左隔板上靠近所述输入滤波器接触器组件的位置设置有第四过线孔，所述左隔板靠近所述输出滤波器电容器组件的位置开设有第十一过线孔。

5.如权利要求1所述的储能系统机柜，其特征在于，所述前上部元件腔包括静态开关功率组件、三组逆变器功率组件、整流器功率组件、三组直流母线电容组件、整流熔断器、逆变输出熔断器、功率模块连接母排、穿墙母排、逆变输出电流互感器、旁路输入电流互感器、系统输出电流互感器、整流输入电流互感器、逆变器霍尔传感器、功率模块混风腔室和第二散热风扇组；

所述静态开关功率组件布设在所述前上部元件腔的左侧，包括静态开关散热器、静态开关功率模块、电路板安装件、静态开关驱动电路板、阻容吸收电路板；所述静态开关功率模块为三组，从左到右依次安装在所述静态开关散热器上；

所述静态开关功率模块包括两个反并联的晶闸管功率模块组成，所述晶闸管功率模块一个用于储能系统逆变输出，另一个用于储能系统旁路；所述晶闸管模块为三端器件，其中，所述晶闸管功率模块的左侧模块的顶部端子为逆变输出接入点，所述晶闸管功率模块的右侧模块的底部端子为旁路输入接入点并通过向下折弯135°的第二静态开关铜排引出，所述晶闸管功率模块的其余端子通过第一静态开关铜排短接作为系统输出接入点并由向下折弯135°的第三静态开关铜排引出；

所述逆变输出接入点通过第四静态开关铜排引出并与逆变输出熔断器及静态开关穿墙母排电连接，所述静态开关穿墙母排穿设在隔板上并延伸进入所述后部元件腔内；所述静态开关穿墙母排上套设有逆变输出互感器，所述第二静态开关铜排套设有旁路电流互感器；所述电路板安装件通过四只金属支柱固定在所述静态开关散热器上，所述静态开关功率模块位于所述电路板安装件与静态开关散热器之间；所述阻容吸收电路板和静态开关驱动电路板从左至右分别安装在所述电路板安装件上；

所述直流母线电容组件分别设置在所述逆变器功率组件的正前方，并且安装在第二托盘上，所述直流母线电容组件包括多个直流电容器，各个直流电容器的正、负极分别通过直流电容叠层铜排互相电连接，并通过正、负极直流母线汇流排连接汇流；所述第二托盘的的前端设有垂直向下的折边，该折边上设有螺钉孔，所述第二托盘固定在所诉前上部元件腔的底部的电容托盘架上，该电容托盘架包括前横梁、后横梁以及三组导轨槽构成，所述后横梁设有用于上下限位的固定卡扣；

所述逆变器功率组件设置在所述前上部元件腔的中间位置且位于所述直流母线电容组件的正后方；所述逆变器功率组件包括逆变散热器和固定在所述逆变散热器上的IGBT功率模块；所述直流母线电容组件通过直流电容叠层铜排经IGBT模块端子转接铜排与IGBT模块的直流正负极端子电连接，所述IGBT模块端子转接铜排通过绝缘柱固定在所述逆变散热器位于所述IGBT模块的上方的位置；所述前上部元件腔与后部元件腔之间的隔板上开设有第八过线孔；

所述整流器功率组件包括设置在所述逆变功率模块的右侧的整流散热器、整流功率模块、整流输出直流母排、整流输入铜排和整流输入熔断器；所述整流功率模块为三端器件，其中，所述整流功率模块的最顶端的端子为交流输入端，该交流输入端经第一整流铜排与整流输入熔断器电连接后再经过第二整流铜排转接与整流穿墙母排电连接，所述整流穿墙母排穿设在隔板上并延伸进入所述后部元件腔内；所述整流输入电流互感器套设在整流功率模块的整流输出直流母排上；所述前上部元件腔还开设有与所述左侧元件腔相通的第九过线孔组。

6.如权利要求5所述的储能系统机柜，其特征在于，所述静态开关散热器、逆变散热器和整流散热器竖直安装所述功率模块混风腔室中，所述静态开关散热器、逆变散热器和整流散热器之间设置有散热器密封件，所述第二散热风扇组安装在所述柜体的顶部；所述第二散热风扇组包括多个离心风扇以及用于安装该离心风扇的风扇盒；所述左侧元件腔开设第一进风孔区，所述前上部元件腔开设有第二进风孔区和第三进风孔区。

7.如权利要求1所述的储能系统机柜，其特征在于，所述后部元件腔包括主路输入电抗器、整流电抗器、输入滤波器、谐振电抗器、输出变压器以及第一散热风扇组，所述柜体的底部分别设置有前风栅板、后风栅板以及侧风栅板，所述后部元件腔底部设置有进风孔，所述输出变压器安装于所述后部元件腔的左侧且位于所述前上部元件腔的静态开关功率组件的下方；所述主路输入电抗器和整流电抗器安装在所述后部元件腔的右侧且在深度方向前后设置，所述主路输入电抗器在里侧，所述整流电抗器在外侧；所述输入滤波器和谐振电抗器安装在第三托盘上，所述第三托盘固定在所述后部元件腔的中部纵向横梁，所述后部元件腔上开设有第十过线孔和第十二过线孔；所述第一散热风扇组安装在所述后部元件腔的顶部且采用抽风的方式进行散热。

8.如权利要求1所述的储能系统机柜，其特征在于，所述内部控制腔由金属隔板分为左腔室和右腔室，所述金属隔板的下方设置有用于过线的通孔；所述左腔室内安装有多个冗余设计的为储能系统的控制电路板供电的开关模式辅助电源电路板，所述右腔室内安装有储能系统的控制电路板；所述保护盖板上设有用于露出所述控制电路板的接口的接线窗口。

9.如权利要求1所述的储能系统机柜，其特征在于，所述外部控制腔内安装有监控显示组件、监控电路板以及通信卡安装盒；所述监控显示组件包括液晶显示屏、塑胶面板以及键盘板；所述金属保护罩上开设有用于露出所述监控电路板的接口的接线窗口。