CN205453471U - 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元件腔和外部门元件腔，所述柜体的内部空间由隔板分隔成前下部元件腔、前上部元件腔以及后部元件腔，所述内部门上设有内部门元件腔，所述外部门上设有外部门元件腔；所述隔板上开设有用于布线的过线孔；本实用新型通过将柜体的内部门元件腔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储能系统的子柜体，具体涉及一种储能系统逆变柜，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)、逆变柜、柜体以及开关柜。现有逆变柜的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柜体内部的空间布局，使得柜体内部布线更加简洁和流畅，增强柜体的可维护性、抗干扰能力和环境适应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元件腔，前上部元件腔以及后部元件腔，所述隔板上开设有用于布线的过线孔；所述内部门上设有内部门元件腔，所述外部门上设有外部门元件腔；所述前下部元件腔设有电池熔断器，该电池熔断器设有U型连接铜排且该U型连接铜排通过对两侧阻抗的控制实现两侧均流。

在本实用新型中，所述前下部元件腔还包括输出滤波电容组件、电源变压器、电池电流传感器、电磁兼容电路板以及电池端口接线单元；所述输出滤波电容组件至少包含一个子模块，每个子模块包括输出滤波电容以及隔板；所述隔板上布置有多个散热孔；所述滤波电容组件悬挂安装在前下部元件腔的底部，所述电源变压器设于滤波电容组件的顶部；所述电池熔断器、电池电流传感器、电磁兼容电路板以及电池端口接线单元设置在前下部元件腔的左侧；

所述电池电流传感器套设在所述U型连接铜排的一侧上；所述电池端口接线单元的底部设有客户进线区，所述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，并且所述客户进线区的右侧底角处开设有客户信号线穿线孔。

在本实用新型中，所述前上部元件腔包括散热单元，功率器件模块单元；所述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和一组逆变IGBT组件；所述直流电容组件位于逆变IGBT组件的前方且通过铜排与逆变IGBT组件直流电容组件相连；所述直流电容组件至少包含直流电容、底部安装板和铜排组件，所述底部安装板开设有多个大面积的散热孔；所述逆变IGBT组件包括IGBT、散热器、铜排组件以及结构件；逆变器输出铜排与IGBT底部的引出脚相连，所述逆变IGBT组件的前下方设有与后部元件腔相通的通孔；所述IGBT顶部的引出脚设有IGBT吸收电容；所述IGBT顶部的端子与直流电容组件的伸出铜排相连；所述IGBT上方设置有IGBT驱动控制板，该IGBT驱动控制板通过线缆与IGBT相连；所述直流电容的上方设有电容放电组件，所述电容放电组件固定于散热单元内；所述前上部元件腔的底部设置有并柜通讯板，风扇控制板和高压转接板；

所述散热单元包括离心风扇、风扇电容以及依次连接的风扇腔室、混风腔室和风道，风扇腔室设在前上部元件腔的顶部且与外界相通，离心风扇设置在该风扇腔室内，散热器与风道相连接；所述风扇电容安装在前上部元件腔的上部。

在本实用新型中，所述并柜通讯板、风扇控制板和高压转接板上分别设置有PC材质的防尘盖板，防止灰尘堆积，提高系统可靠性。

在本实用新型中，所述功率器件模块单元的子模块还包括电容放电组件、IGBT驱动控制板或者IGBT吸收电容的其中一种。

在本实用新型中，每个所述功率器件模块单元中设有从左至右水平排列的三组IGBT组件和三组直流电容组件。

在本实用新型中，所述后部元件腔包括从上而下设置的风扇单元和输出变压器单元；所述后部元件腔的底部设有橡胶减震垫，所述输出变压器单元设置在该橡胶减震垫上；所述输出变压器单元的左右两侧以及后侧分别安装有挡风板；所述输出变压器单元上部的两侧分别设有与柜体横向横梁连接固定的L型运输固定件；

所述风扇单元设置在后部元件腔的上部，该风扇单元包括固定在柜体顶部的风扇固定件和安装在该风扇固定件上的与外界相通的四个离心风扇。

在本实用新型中，所述内部门元件腔包括保护盖板以及相对封闭设置的左腔室和右腔室，所述左腔室和右腔室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；其中，所述左腔室设有多个开关模式辅助电源电路板，所述右腔室内设有主控制电路板；所述左腔室的顶部和底部分别开设有通风孔；所述保护盖板在右腔室处开设有并机接线窗口。

在本实用新型中，所述外部门元件腔主要由外部门和安全盖板围成，该外部门元件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监控电路板的接口的接线窗口。

本实用新型通过优化柜体内部元件的空间布局，解决了因柜体内部空间利用率低导致的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路路径长，易受干扰、以及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、元器件腐蚀等故障概率增加这一系列问题，提高了设备整体的可靠性和可维护性，降低了设备的体积、生产成本。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的逆变柜的结构示意图一；

图2为本实用新型一实施例中的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元件腔的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中的前上部元件腔的结构示意图；

图5为图4中A处的放大结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中的散热单元的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例中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风扇单元的结构示意图；

图9为本实用新型一实施例中的内门元件腔的结构示意图；

图10为本实用新型一实施例中的外门元件腔的结构示意图；

图11为图10中B处的放大结构示意图。

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至图11，一种储能系统逆变柜，包括柜体以及以及设在该柜体上的内部门和外部门，该柜体上设有内部门元件腔100和外部门元件腔200，所述柜体的内部空间由隔板分隔成前下部元件腔300，前上部元件腔400以及后部元件腔500，所述内部门上设有内部门元件腔100，所述外部门上设有外部门元件腔200；所述隔板上开设有用于布线的过线孔；所述前下部元件腔300设有电池熔断器303，该电池熔断器303设有U型连接铜排且该U型连接铜排通过对两侧阻抗的控制实现两侧均流。本实用新型通过将储能系统逆变柜的柜体的内部门元件腔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。

前下部元件腔300主要放置有储能系统的输出滤波电容组件、电源变压器307、电池熔断器303、电池电流传感器304、电磁兼容电路板305以及电池端口接线单元。输出滤波电容组件至少包含一个子模块，每个子模块包含输出滤波电容301以及隔板302；为便于电容快速散热，该隔板302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元件腔300的底部，电源变压器307位于滤波电容组件的顶部。电池熔断器303、电池电流传感器304、电磁兼容电路板305以及电池端口接线单元安装固定在前下部元件腔300的左侧。电池熔断器303连接在电池的正极上，电池熔断器303的连接铜排为U型连接铜排，电池电流传感器304套设在该U型连接铜排的一侧上，通过对U型连接铜排两侧阻抗的控制，实现U型连接铜排两侧的均流，电池电流传感器304只检测电池电流的一半，可以选用较小额定电流的传感器，从而达到降低成本的目的。前下部元件腔300的底部，即电池端口接线单元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308，使得开设在进线盖板上的正负极间的进线孔不需要开槽连通，在保持铝质进线盖板308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角处开设有客户信号线穿线孔309，使得与客户功率线缆分开走线，避免干扰，提高系统稳定性。

前上部元件腔400主要由散热单元，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405和一组逆变IGBT组件406以及外侧相关的元器件。该相关的元器件为电容放电组件412、IGBT驱动控制板408、IGBT吸收电容409等其中一种。直流电容组件405位于逆变IGBT组件406的前方，并通过直流电容组件405顶部的铜排相连。每个直流电容组件405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406至少由IGBT，散热器404、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405，从左至右水平排列。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406前下方的通孔与后部元件腔500的输出变压器501相连。IGBT顶部的引出脚上直接固定有IGBT吸收电容409，以提高吸收效果。逆变IGBT组件406与直流电容组件405相连是直接通过IGBT顶部的端子与直流电容组件405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的电压应力，同时也有效降低电磁干扰，提高系统可靠性。IGBT上方设置有IGBT驱动控制板408，每组逆变IGBT组件406至少包含一块IGBT驱动控制板408，IGBT驱动控制板408通过线缆与IGBT相连。直流电容的上方还设有电容放电组件412，电容放电组件412固定于散热单元的风道403的支撑板上，有利于电容放电组件412的散热，充分利用散热单元进行散热。前上部元件腔400的底部还设置有并柜通讯板411，风扇控制板410和高压转接板413，并柜通讯板411，风扇控制板410和高压转接板413上分别设置有PC材质的防尘盖板414，防止灰尘堆积，提高系统可靠性。

散热单元包括离心风扇401以及依次连接的风扇腔室、混风腔室402和风道403，风扇腔室设在前上部元件腔400的顶部且与外界相通，离心风扇401设置在该风扇腔室内，散热器404与风道403相连接；优选的，散热器404的散热片延伸进入风道403内。通过离心风扇401的作用将风从散热器404下方吸入，通过风道403进入混风腔室402、风扇腔室内，最后从逆变柜的顶部吹出。离心风扇401设置在前上部元件腔400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402风扇腔室下方为混风腔室402，混风腔室402主要作用是混风，使各个散热器404进风平均，在某个风扇失效情况下，不会出现个别散热器404温度急剧升高的情况，使系统仍可以承担一部分负载。逆变柜的内部门的顶部和底部分别设有进风位置，冷风在离心风扇401的作用下从逆变柜的底部的进风口进入并吹过电池端口接线单元，输出滤波电容组件301，直流电容组件405，最终通过散热器404进入风道403内，将吸收了IGBT等元器件的热量的气流从前上部元件腔400的顶部吹出，形成一个相对松散的散热通道，为逆变柜内的部分元器件提供良好的散热条件。该风道403的设计可以有效的利用进风，同时给逆变IGBT组件406，直流电容405以及相关接线铜排线缆散热。风扇电容415安装在前上部元件腔的上部，方便维护。

后部元件腔500包括从上而下设置的散热单元和输出变压器单元；后部元件腔500的底部设有橡胶减震垫502，输出变压器单元设置在该橡胶减震垫502上。由于输出变压器单元的输出变压器501被布置在后部元件腔500的底部，并通过多个圆柱形结构的橡胶减震垫502与柜体相连，这样的结构设计可以避免输出变压器501再工作时产生的震动传递到柜体，防止输出变压器501与柜体产生共振而加大噪音。输出变压器501的左右两侧以及后侧，均安装有挡风板503。该挡风板503保证进风集中在输出变压器501线圈和输出变压器501外侧的边缘，从而提高输出变压器501散热效率。输出变压器501上部两侧采用L型运输固定件504固定在柜体横向横梁上，用于固定输出变压器501，防止变压器运输过程中因晃动而导致柜体形变。

风扇单元设置在后部元件腔500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离心风扇505，离心风扇转动时，从下部抽入空气，横向甩出，由于风扇腔室的作用，使横向的风流改为向上，从而带动柜体后元件腔500空气从下至上的流动，风扇单元通过风扇固定件安装在后部元件腔500的顶部并与外界相通。每个离心风扇505固定在风扇固定件506上，该风扇固定件506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，进而实现在柜体外维护离心风扇505。

内部门元件腔100分为左腔室101和右腔室102两个相对封闭的腔室，主要由柜体的内部门和保护盖板构成，左腔室101和右腔室102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104。其中左腔室101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103，储能系统的主控制电路板105均安装在右腔室102内。开关模式辅助电源电路板103安装在封闭的左腔室101内，可以有效减小对于右腔室102内的控制电路板105的电磁干扰，同时考虑到开关模式辅助电源电路板103散热的需要，左腔室101的顶部和底部均开设有通风孔，用于左腔室101内开关模式辅助电源电路板103的对流散热。右腔室102内的储能系统的控制电路板105因为功耗小，因此右腔室102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102内的储能系统的控制电路板105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102处开设有并机接线窗口107以将右腔室102内的系统智能并机电路板106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柜体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。

外部门元件腔200主要由外部门201、安全盖板202围成，该外部门元件腔200内安装有监控显示组件203、监控电路板204以及通信卡安装盒205；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元件腔200的客户信号线穿线孔309，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。

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元件腔，前上部元件腔以及后部元件腔，所述隔板上开设有用于布线的过线孔；所述内部门上设有内部门元件腔，所述外部门上设有外部门元件腔；所述前下部元件腔设有电池熔断器，该电池熔断器设有U型连接铜排且该U型连接铜排通过对两侧阻抗的控制实现两侧均流。

2.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述前下部元件腔还包括输出滤波电容组件、电源变压器、电池电流传感器、电磁兼容电路板以及电池端口接线单元；所述输出滤波电容组件至少包含一个子模块，每个子模块包括输出滤波电容以及隔板；所述隔板上布置有多个散热孔；所述滤波电容组件悬挂安装在前下部元件腔的底部，所述电源变压器设于滤波电容组件的顶部；所述电池熔断器、电池电流传感器、电磁兼容电路板以及电池端口接线单元设置在前下部元件腔的左侧；

所述电池电流传感器套设在所述U型连接铜排的一侧上；所述电池端口接线单元的底部设有客户进线区，所述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，并且所述客户进线区的右侧底角处开设有客户信号线穿线孔。

3.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述前上部元件腔包括散热单元，功率器件模块单元；所述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和一组逆变IGBT组件；所述直流电容组件位于逆变IGBT组件的前方且通过铜排与逆变IGBT组件直流电容组件相连；所述直流电容组件至少包含直流电容、底部安装板和铜排组件，所述底部安装板开设有多个大面积的散热孔；所述逆变IGBT组件包括IGBT、散热器、铜排组件以及结构件；逆变器输出铜排与IGBT底部的引出脚相连，所述逆变IGBT组件的前下方设有与后部元件腔相通的通孔；所述IGBT顶部的引出脚设有IGBT吸收电容；所述IGBT顶部的端子与直流电容组件的伸出铜排相连；所述IGBT上方设置有IGBT驱动控制板，该IGBT驱动控制板通过线缆与IGBT相连；所述直流电容的上方设有电容放电组件，所述电容放电组件固定于散热单元内；所述前上部元件腔的底部设置有并柜通讯板，风扇控制板和高压转接板；

所述散热单元包括离心风扇、风扇电容以及依次连接的风扇腔室、混风腔室和风道，风扇腔室设在前上部元件腔的顶部且与外界相通，离心风扇设置在该风扇腔室内，散热器与风道相连接；所述风扇电容安装在前上部元件腔的上部。

4.如权利要求3所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述并柜通讯板、风扇控制板和高压转接板上分别设置有PC材质的防尘盖板，防止灰尘堆积，提高系统可靠性。

5.如权利要求3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的子模块还包括电容放电组件、IGBT驱动控制板或者IGBT吸收电容的其中一种。

6.如权利要求3所述的储能系统逆变柜，其特征在于，每个所述功率器件模块单元中设有从左至右水平排列的三组IGBT组件和三组直流电容组件。

7.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述后部元件腔包括从上而下设置的风扇单元和输出变压器单元；所述后部元件腔的底部设有橡胶减震垫，所述输出变压器单元设置在该橡胶减震垫上；所述输出变压器单元的左右两侧以及后侧分别安装有挡风板；所述输出变压器单元上部的两侧分别设有与柜体横向横梁连接固定的L型运输固定件；

所述风扇单元设置在后部元件腔的上部，该风扇单元包括固定在柜体顶部的风扇固定件和安装在该风扇固定件上的与外界相通的四个离心风扇。

8.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述内部门元件腔包括保护盖板以及相对封闭设置的左腔室和右腔室，所述左腔室和右腔室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；其中，所述左腔室设有多个开关模式辅助电源电路板，所述右腔室内设有主控制电路板；所述左腔室的顶部和底部分别开设有通风孔；所述保护盖板在右腔室处开设有并机接线窗口。

9.如权利要求1所述的储能系统逆变柜，其特征在于，所述外部门元件腔主要由外部门和安全盖板围成，该外部门元件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监控电路板的接口的接线窗口。