CN204615678U - 一种储能系统逆变柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能系统逆变柜，包括柜体以及设在该柜体上的内部门和外部门，所述柜体的内部空间由隔板分隔成前下部空间，前上部空间以及后部空间，所述内部门上设有内部控制腔，所述外部门上设有外部控制腔；所述隔板上开设有用于布线的过线孔；本实用新型通过将储能系统逆变柜的柜体的内部空间使用隔板分隔成多个安装腔室，优化了柜体内部的空间布局，实现了柜体内部元件和控制电路板的合理、紧凑布局以及简洁有序的电连接，减小了柜体的总体外形尺寸从而带来成本的下降，并且使得柜体内部布线更加简洁和流畅，同时也增强了功率模块组件、电容组件和控制电路板的可维护性以及提高了控制电路板的抗干扰能力和环境适应性。

Description

一种储能系统逆变柜

技术领域

本实用新型涉及一种逆变柜，具体涉及一种应用于储能系统中的逆变柜，该系统机柜也可以直接应用于不间断电源系统。

背景技术

目前，储能系统的设计生产厂家，在进行储能系统设计时，由于主要的元器件体积大、数量多，基本上采用分柜的形式来设计整机，主要包括进出线柜(用户在选择上进线时必须采用)、整流柜、柜体以及开关柜。现有柜体的内部空间利用率低、体积大、主要元件和功率模块可维护性差，内部功率电缆和信号电缆走线路径长，易受干扰，同时逆变柜内的散热系统复杂，散热效率低，布局混乱，内部空间利用率低、体积大，可维护性差，这些缺点使得逆变柜的体积大、可靠性低、高成本以及可维护性差。

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内部元件的结构布局来实现具有较小体积、较低成本并提高可靠性及可维护性的储能系统逆变柜。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种储能系统逆变柜，包括柜体以及设在该柜体上的内部门和外部门，所述柜体的内部空间由隔板分隔成前下部空间，前上部空间以及后部空间，所述内部门上设有内部控制腔，所述外部门上设有外部控制腔；所述隔板上开设有用于布线的过线孔；其中，所述前下部空间用于放置输出滤波电容组件、电源变压器、电池熔断器、电池电流传感器、电磁兼容电路板以及电池端口接线单元；所述前上部空间用于安装风扇单元、功率器件模块单元及其电路板；所述后部空间用于放置电磁元件模块以及风扇单元；所述内部控制腔用于安装储能系统的控制电路板及开关模式辅助电源电路板；所述外部控制腔用于放置监控组件。

在本实用新型中，所述输出滤波电容组件悬挂安装在所述前下部空间的底部，该输出滤波电容组件至少包含一个子模块，所述子模块包含滤波电容以及隔板，该隔板上布置多个散热孔；所述电源变压器设在所述滤波电容的顶部；所述电池熔断器、电池电流传感器和电磁兼容板以及电池端口接线单元设置在所述前下部空间的左侧；所述电池熔断器串设在电池的正极上，该熔断器的连接铜排为U型铜排，所述电池电流传感器套设在所述U型铜排的一侧。

在本实用新型中，所述前下部空间的底部为客户进线区，所述客户进线区设有铝质进线盖板，所述客户进线区的右侧底脚处开设有客户信号线穿线孔。

在本实用新型中，所述功率器件模块单元至少包含一个子模块，所述子模块至少包含一组直流电容组件、一组逆变IGBT组件以及外侧相关的元器件；该元器件为电容放电组件、IGBT驱动控制板和IGBT吸收电容的其中一种；所述直流电容组件设于所述逆变IGBT组件的前方并通过直流电容组件顶部的铜排相互连接；所述直流电容组件包含直流电容，底部安装板和铜排组件，所述底部安装板上设置有散热孔；所述逆变IGBT组件包括IGBT，IGBT驱动控制板、散热器、铜排组件以及结构件；所述逆变IGBT的顶部端子与直流电容组件的伸出铜排相连接；所述IGBT驱动控制板设置在所述IGBT的上方并通过线缆与IGBT相连。

在本实用新型中，所述风扇单元包括离心风扇以及依次连接的风扇腔室、混风腔室和风道，所述风扇腔室设在所述前上部空间的顶部且与外界相通，所述离心风扇设置在该风扇腔室内，所述散热器与风道相连接。

在本实用新型中，所述磁性元件模块包括在所述后部空间从上而下设置的风扇单元和输出变压器单元，所述后部空间的底部设有减震垫，所述输出变压器单元设置在该减震垫上；所述风扇单元包括风扇固定件和安装在该风扇固定件上的四个轴流风扇，所述风扇单元通过风扇固定件安装在所述后部空间的顶部并与外界相通。

在本实用新型中，所述内部控制腔主要由内部门和保护盖板构成，并且由金属隔板分为左腔室和右腔室；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，所述外部控制腔主要由外部门、安全盖板构成，该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；所述安全盖板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逆变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，实现了柜体内部元件和控制电路板的合理、紧凑布局以及简洁有序的电连接，减小了柜体的总体外形尺寸从而带来成本的下降，并且使得柜体内部布线更加简洁和流畅，同时也增强了功率模块组件、电容组件和控制电路板的可维护性以及提高了控制电路板的抗干扰能力和环境适应性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的储能系统逆变柜的结构示意图一；

图2为本实用新型一实施例中的储能系统逆变柜的结构示意图二；

图3为本实用新型一实施例中的前下部空间的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中的前下部空间的局部放大结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中的前上部空间的风扇组件的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中的前上部空间的未安装直流电容组件的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例中的后部空间的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例中的内部控制腔的结构示意图。

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、图2，一种储能系统逆变柜，包括柜体以及设在该柜体上的内部门和外部门，柜体的内部空间由隔板分隔成用于安装控制电路板、功率模块以及元件的前下部空间100，前上部空间200以及后部空间300，内部门上设有内部控制腔400，外部门上设有外部控制腔500；隔板上开设有用于布线的过线孔；前下部空间100，前上部空间200、后部空间300内部控制腔400以及外部控制腔500之间通过线缆和导体母排相互电连接。其中，前下部空间100用于放置输出滤波电容组件101、电源变压器102、电池熔断器103、电池电流传感器104、电磁兼容电路板105以及电池端口接线单元106；前上部空间200用于安装风扇单元、功率器件模块单元及其电路板；后部空间300用于放置电磁元件模块以及风扇单元；参照图8，内部控制腔400用于安装储能系统的控制电路板及开关模式辅助电源电路板403；外部控制腔500用于放置监控组件。优选的，隔板上开设的过线孔均设置有护线套，防止线缆被隔板损伤割断。

具体的，参照图3，前下部空间100主要放置有储能系统的输出滤波电容组件101、电源变压器102、电池熔断器103、电池电流传感器104、电磁兼容电路板105以及电池端口接线单元106。输出滤波电容组件101至少包含一个子模块，每个子模块包含滤波电容以及隔板；为便于电容快速散热，该隔板上布置有多个大面积的散热孔；优选的，该隔板的用于隔离滤波电容的部分外均开设有散热孔，尽可能的增加散热孔的数量，即该隔板采用一框体结构。该滤波电容组件通过螺钉悬挂安装在前下部空间100的底部，电源变压器102位于滤波电容的顶部。电池熔断器103、电池电流传感器104、电磁兼容板以及电池端口接线单元106安装固定在前下部空间100的左侧。参照图4，电池熔断器103串设在电池的正极上，电池熔断器103的连接铜排为U型铜排109，电池电流传感器104套设在该U型铜排109的一侧上，通过对U型铜排109两侧阻抗的控制，实现U型铜排109两侧的均流。电池电流传感器104只检测电池电流的一半，可以选用较小额定电流的传感器，以降低成本。前下部空间100的底部，即电池端口接线单元106的底部为客户进线区，该客户进线区设有采用不导磁材料铝基板制成的铝质进线盖板107，使得开设在进线盖板107上的正负极间的进线孔不需要开槽连通，在保持进线盖板107强度的同时，避免了因热磁材料由于涡流而可能产生的额外发热，提高了系统可靠性。另外，客户进线区的右侧底脚处开设有客户信号线穿线孔108，使得与客户功率线缆分开走线，避免干扰，提高系统稳定性。

参照图3、图5和图6，前上部空间200主要由风扇单元，功率器件模块单元以及相关的电路板组成。其中，功率器件模块单元至少包含一个子模块，每个子模块至少包含一组直流电容组件205和一组逆变IGBT组件206以及外侧相关的元器件。该相关的元器件为电容放电组件、IGBT驱动控制板208、IGBT吸收电容等其中一种。直流电容组件205位于逆变IGBT组件206的前方，并通过直流电容组件205顶部的铜排相连。每个直流电容组件205至少包含直流电容，底部安装板和铜排组件，为便于电容快速散热，该底部安装板上布置由多个大面积的散热孔。优选的，该底部安装板除用于安装直流电容的部分外均开设有散热孔。逆变IGBT组件206至少由IGBT，散热器204、铜排组件以及结构件组成，每个功率器件模块单元中至少包含一组IGBT组件；优选的，每个功率器件模块单元中包含3组IGBT组件和直流电容组件205，从左至右水平排列。参照图6，逆变器输出铜排与IGBT底部的引出脚相连，通过电缆穿过逆变IGBT组件206前下方的通孔与后部空间300的输出变压器单元相连。IGBT顶部的引出脚上直接固定有IGBT吸收电容，提高吸收效果。逆变IGBT组件206与直流电容组件205相连是直接通过IGBT顶部的端子与直流电容组件205的伸出铜排相互连接实现的，从而有限减少了直流电容到IGBT的感抗，降低IGBT电压应力，同时也有效降低电磁干扰，提高系统可靠性。IGBT模块上方设置有IGBT驱动控制板208，每组逆变IGBT组件206至少包含一块IGBT驱动控制板208，IGBT驱动控制板208通过线缆与IGBT相连。直流电容的上方还设有母线放电电阻，该母线放电电容207固定于风扇单元的风道203的支撑板上，有利于母线放电电阻的散热，充分利用风扇单元进行散热。前上部空间200的底部还设置有并柜通讯板209和风扇控制板210，并柜通讯板209和风扇控制板210上分别设置有PC材质的防尘板，防止灰尘堆积，提高系统可靠性。

参照图5，风扇单元包括离心风扇201以及依次连接的风扇腔室、混风腔室202和风道203，风扇腔室设在前上部空间200的顶部且与外界相通，离心风扇201设置在该风扇腔室内，散热器204与风道203相连接。通过离心风扇201的作用将风从散热器204下方吸入，通过风道203进入混风腔室202、风扇腔室内，最后从逆变柜的顶部吹出。离心风扇201设置在前上部空间200的顶部并与外界相通，3个风扇分别位于独立的风扇腔室内，混风腔室202风扇腔室下方为混风腔室202，混风腔室202主要作用是混风，使各个散热器204进风平均，在某个风扇失效情况下，不会出现个别散热器204温度急剧升高的情况，使系统仍可以承担一部分负载。进风位置包括逆变柜的内部门的顶部和底部，冷风在离心风扇201的作用下吹过电池端口接线单元106，输出滤波电容组件101，直流母线组件，最终通过散热器204进入风道203内，将吸收了IGBT等元器件的热量的冷却气流从前上部空间200的顶部排出。该风道203的设计可以有效的利用进风，同时给功率模块，直流电容以及相关接线铜排线缆散热。

参照图7，磁性元件模块包括从上而下设置的风扇单元和输出变压器单元。后部空间300的底部设有橡胶减震垫302，输出变压器单元设置在该橡胶减震垫302上。由于输出变压器单元的输出变压器301被布置在后部空间300的底部，并通过多个圆柱形的橡胶减震垫302与柜体相连，这样的结构设计可以避免输出变压器301再工作时产生的震动传递到柜体，防止输出变压器301与柜体产生共振而加大噪音。输出变压器301的左右两侧以及后侧，均安装有挡风板。该挡风板保证进风集中在输出变压器301线圈和输出变压器301外侧的边缘，从而提高输出变压器301散的热效率。风扇单元设置在后部空间300的上部，该风扇单元的作用在于冷却输入变压器单元，输入变压器工作过程中产生的热气，通过该风扇单元从柜体顶部排出，并从底部吸入冷风继续冷却输出变压器单元。风扇单元包括风扇固定件和安装在该风扇固定件上的四个轴流风扇304，风扇单元通过风扇固定件安装在后部空间300的顶部并与外界相通。每个轴流风扇304固定在风扇固定件上，该风扇固定件通过螺钉固定在柜体顶部，维护时不需拆除外部门即可将风扇组件拆处进行维护，进而实现在机柜外维护轴流风扇304。

参照图8，内部控制腔400分为左腔室401和右腔室402两个相对封闭的腔室，主要由柜体的内部门和保护盖板构成，左腔室401和右腔室402之间通过金属隔板分隔，该金属隔板的下方开设有用于过线的通孔404。其中左腔室401安装有多个冗余设计的为储能系统诸多控制电路板供电的开关模式辅助电源电路板403，储能系统的主要控制电路板405均安装在右腔室402内。开关模式辅助电源电路板403安装在封闭的左腔室401内，可以有效减小对于右腔室402内的控制电路板405的电磁干扰，同时考虑到开关模式辅助电源电路板403散热的需要，左腔室401的顶部和底部均开设有通风孔，用于左腔室401内开关模式辅助电源电路板403的对流散热。右腔室402内的储能系统的控制电路板405因为功耗小，因此右腔室402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402内的储能系统的控制电路板405的抗电磁干扰能力，又有助于对灰尘的防护的能力。保护盖板在右腔室402处开设有接线窗口以将右腔室402内的系统智能并机电路板406的控制接口等对外露出，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，打开逆变柜的外部门后，将并机控制电缆沿逆变柜的外部门绑扎向下穿过客户信号穿线孔即可引出逆变柜，方便逆变柜在现场的进行安装和维护。

外部控制腔500主要由外部门、安全盖板构成，该外部控制腔500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；安全盖板上开设有用于露出监控电路板的接口的接线窗口。安全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，将监控电路板上的安全电路的接口通过接线窗口露出，如通信接口、干接点控制接口等。打开逆变柜的外部门就能直接连接储能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，打开逆变柜的外部门后，将监控接口的电缆穿过逆变柜的前下部空间100的客户信号线穿线孔108，沿逆变柜的外部门上预设的布线路径，即可将电缆插在监控电路板相应的对外监控接口上，极大的方便了储能系统逆变柜在现场的安装和维护。

本实用新型通过对储能系统逆变柜的柜体的内部空间进行优化设计并对控制电路板、功率模块以及元器件进行合理布局，实现主要的功率器件，直流电容，滤波电容等的维护方便，同时将功率器件模块、滤波电容和直流电容以及相关的控制板整合在柜体内，减小了逆变柜的总体外形尺寸从而带来成本的下降，并且使得电缆的布线更加简洁和流畅，提高了逆变柜的抗干扰能力和环境适应性。

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，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)

1.一种储能系统逆变柜，其特征在于，包括柜体以及设在该柜体上的内部门和外部门，所述柜体的内部空间由隔板分隔成前下部空间，前上部空间以及后部空间，所述内部门上设有内部控制腔，所述外部门上设有外部控制腔；所述隔板上开设有用于布线的过线孔；其中，所述前下部空间用于放置输出滤波电容组件、电源变压器、电池熔断器、电池电流传感器、电磁兼容电路板以及电池端口接线单元；所述前上部空间用于安装风扇单元、功率器件模块单元及其电路板；所述后部空间用于放置电磁元件模块以及风扇单元；所述内部控制腔用于安装储能系统的控制电路板及开关模式辅助电源电路板；所述外部控制腔用于放置监控组件。

2.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述输出滤波电容组件悬挂安装在所述前下部空间的底部，该输出滤波电容组件至少包含一个子模块，所述子模块包含滤波电容以及隔板，该隔板上布置多个散热孔；所述电源变压器设在所述滤波电容的顶部；所述电池熔断器、电池电流传感器和电磁兼容板以及电池端口接线单元设置在所述前下部空间的左侧；所述电池熔断器串设在电池的正极上，该熔断器的连接铜排为U型铜排，所述电池电流传感器套设在所述U型铜排的一侧。

3.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述前下部空间的底部为客户进线区，所述客户进线区设有铝质进线盖板，所述客户进线区的右侧底脚处开设有客户信号线穿线孔。

4.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述功率器件模块单元至少包含一个子模块，所述子模块至少包含一组直流电容组件、一组逆变IGBT组件以及外侧相关的元器件；该元器件为电容放电组件、IGBT驱动控制板和IGBT吸收电容的其中一种；所述直流电容组件设于所述逆变IGBT组件的前方并通过直流电容组件顶部的铜排相互连接；所述直流电容组件包含直流电容，底部安装板和铜排组件，所述底部安装板上设置有散热孔；所述逆变IGBT组件包括IGBT，IGBT驱动控制板、散热器、铜排组件以及结构件；所述逆变IGBT的顶部端子与直流电容组件的伸出铜排相连接；所述IGBT驱动控制板设置在所述IGBT的上方并通过线缆与IGBT相连。

5.如权利要求4所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述风扇单元包括离心风扇以及依次连接的风扇腔室、混风腔室和风道，所述风扇腔室设在所述前上部空间的顶部且与外界相通，所述离心风扇设置在该风扇腔室内，所述散热器与风道相连接。

6.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述磁性元件模块包括在所述后部空间从上而下设置的风扇单元和输出变压器单元，所述后部空间的底部设有减震垫，所述输出变压器单元设置在该减震垫上；所述风扇单元包括风扇固定件和安装在该风扇固定件上的四个轴流风扇，所述风扇单元通过风扇固定件安装在所述后部空间的顶部并与外界相通。

7.如权利要求6所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述减震垫为圆柱形橡胶减震垫。

8.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述内部控制腔主要由内部门和保护盖板构成，并且由金属隔板分为左腔室和右腔室；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所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述外部控制腔主要由外部门、安全盖板构成，该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；所述安全盖板上开设有用于露出所述监控电路板的接口的接线窗口。