CN206759318U - 一种模块化单元的变频器机芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化单元的变频器机芯，包括机柜、风机组件、逆变单元和整流单元，风机组件、逆变单元和整流单元在机柜内部从上到下依次排列设置，逆变单元和整流单元电连接形成电气回路。本实用新型采用单独的逆变单元和单独的整流单元组合的方式，便于变频器的组装和检修，极大地降低了现场操作人员的劳动强度和难度。同时，采用风机与各组成单元从上到下竖直的排列方式，使得机柜内部的温升得到控制，避免各单元过热，对机柜内部的各组成均起到较好的保护作用，从而有效延长变频器机芯的使用寿命。

Description

一种模块化单元的变频器机芯

技术领域

本实用新型涉及变频器的技术领域，具体涉及一种模块化单元的变频器机芯。

背景技术

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变输入电机电源频率来控制电机转速的电力控制设备。随着电力电子技术的飞速发展，变频器在国民经济的众多领域，例如火力发电、石油、化工、矿山、冶金、供水等行业均得到了空前的推广和应用，并发挥着越来越重要的作用。

变频器结构较为复杂，其中，整流单元、滤波单元和逆变单元为其核心部分。整流单元是将交流电转变为直流电的装置，通常由整流二极管构成；滤波单元是对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号的器件，通常由电容器构成；逆变单元是将直流电转变为交流电的装置，通常由IGBT绝缘栅双极型晶体管构成。

如图12所示，传统的变频器是将整流单元4、逆变单元3和滤波单元39集成在一起，构成一体式机芯，再将该一体式机芯整体安置在机柜内，但该种组装方式存在以下问题：首先，该一体式机芯体重较大，不利于搬运和组装；其次，一体式机芯中的功率单元散热不理想，一般变频器的一体式机芯中采用的散热方式为机芯底部进风，顶部出风的方式，功率单元在散热器上呈从下往上的顺序排列，这就造成越到机芯顶部，风的温度就越高，功率单元的温度也越高，会影响功率单元的正常使用和寿命。

因此，需对变频器机芯进行改进，以解决上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模块化单元的变频器机芯，用于解决现有的变频器采用一体式机芯不但不利于搬运和组装而且还不利于其内部功率单元散热的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种模块化单元的变频器机芯，包括机柜、风机组件、逆变单元和整流单元，所述风机组件、逆变单元和整流单元在所述机柜内部从上到下依次排列设置，所述逆变单元和所述整流单元电连接形成电气回路。

优选地，所述逆变单元包括逆变箱体、逆变散热器、IGBT模块、逆变电容器阵列、逆变均压电阻阵列，所述逆变散热器和所述逆变电容器阵列固定设置在所述逆变箱体内的底部两侧，所述IGBT模块固定设置在所述逆变散热器的上表面，所述逆变均压电阻阵列固定设置在所述逆变电容器阵列的上部，所述IGBT模块和所述逆变电容器阵列通过逆变铜排实现电连接，

所述逆变箱体的前后两侧均开设有逆变箱体通风孔。

优选地，所述整流单元包括整流箱体、整流散热器、整流二极管模块、整流电容器阵列、整流均压电阻阵列，所述整流散热器和所述整流电容器阵列固定设置在所述整流箱体内的底部两侧，所述整流二极管模块固定设置在所述整流散热器的上表面，所述整流均压电阻阵列固定设置在所述整流电容器阵列的上部，所述整流电容器阵列和所述整流二极管模块通过整流铜排实现电连接，

所述整流箱体的前后两侧均开设有整流箱体通风孔。

优选地，所述机柜为下开口式，所述机柜包括面板和机柜框架，所述面板包括前面板、后面板、左面板、右面板、顶面板和机柜框架，所述前面板、后面板、左面板、右面板和顶面板环绕在所述机柜框架的各侧设置，所述前面板为可开式且所述前面板的底部设置有进风窗，所述后面板的顶部开设有出风孔。

优选地，所述机柜内部设置有安装板，用于支撑风机组件，所述安装板上开设有通风口，

所述机柜内部还设置有风道，所述风道设置在所述逆变单元和所述整流单元的后方，所述风道的顶端与安装板相连，且所述风道与所述通风口对应设置。

优选地，所述机柜内部设置有支撑组件，所述支撑组件包括第一支撑梁、第二支撑梁、第三支撑梁和第四支撑梁，多根所述第一支撑梁设置在所述安装板的底部并与所述机柜框架固定连接，用于对所述安装板进行支撑，多根所述第二支撑梁设置在所述机柜框架的左右两侧并与所述机柜框架固定连接，多根所述第三支撑梁连接左右对应的所述第二支撑梁设置，多根所述第四支撑梁连接前后对应的所述第三支撑梁设置，所述逆变单元和所述整流单元与所述第三支撑梁和第四支撑梁固定相连。

优选地，其特征在于，所述机柜的顶部设置有多个吊装螺栓。

相比于现有技术，本实用新型所述的模块化单元的变频器机芯具有以下优势：本实用新型改变传统的变频器一体式机芯方式，而采用单独的逆变单元和单独的整流单元组合的方式，便于变频器的组装和检修，极大地降低了现场操作人员的劳动强度和难度。同时，本实用新型采用风机与各组成单元从上到下竖直的排列方式，使得本实用新型机柜内部的温升得到控制，避免各单元过热，对机柜内部的各组成均起到较好的保护作用，从而能有效延长变频器的使用寿命。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中：

图1示出了本实用新型一种优选方式的模块化单元的变频器机芯的内部结构示意图一；

图2示出了本实用新型一种优选方式的模块化单元的变频器机芯的内部结构示意图二；

图3示出了本实用新型一种优选方式的模块化单元的变频器机芯中机柜的前视角立体图；

图4示出了本实用新型一种优选方式的模块化单元的变频器机芯中机柜的后视角立体图；

图5示出了图1中风机组件的立体图；

图6示出了图1中逆变单元的前视角立体图；

图7示出了图1中逆变单元的后视角立体图；

图8示出了图1中逆变单元的俯视图；

图9示出了图1中整流单元的前视角立体图；

图10示出了图1中整流单元的后视角立体图；

图11示出了图1中整流单元的俯视图；以及，

图12示出了现有技术中一体式机芯的结构示意图。

附图标记：

1-机柜， 2-风机组件，

3-逆变单元， 4-整流单元，

5-机柜框架， 6-面板，

7-前面板， 8-后面板，

9-左面板， 10-右面板，

11-顶面板， 12-进风窗，

13-出风孔， 14-风机壳体，

15-散热风机， 16-逆变箱体，

17-逆变散热器， 18-IGBT模块，

19-逆变电容器阵列， 20-逆变均压电阻阵列，

21-逆变箱体通风孔， 22-逆变铜排，

23-整流箱体， 24-整流散热器，

25-整流二极管模块， 26-整流电容器阵列，

27-整流均压电阻阵列， 28-整流箱体通风孔，

29-整流铜排， 30-搭接铜排，

31-风道， 32-安装板，

33-通风口， 34-第一支撑梁，

35-第二支撑梁， 36-第三支撑梁，

37-第四支撑梁， 38-吊装螺栓，

39-滤波单元。

具体实施方式

本实用新型提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本实用新型的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本实用新型的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本实用新型范围的限制。

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。

如图1和图2所示，本实施例提供一种模块化单元的变频器机芯，该变频器机芯包括机柜1、风机组件2、逆变单元3和整流单元4，风机组件2、逆变单元3和整流单元4在机柜1内部从上到下依次排列设置，逆变单元3和整流单元4电连接形成电气回路。

逆变单元3是将直流电转变为交流电的装置，整流单元4是将交流电转变为直流电的装置，在逆变单元3和整流单元4的作用下，配合变频器的其他组件共同作用来改变输出电源的电压和频率，以满足外接电机所实际需要的电源电压。具体地，逆变单元3和整流单元4的直流母线通过搭接铜排30实现连接，构成电气回路。

将传统的一体式机芯拆成本实施例中单独的逆变单元3和单独的整流单元4组合的方式，便于变频器机芯的组装和检修，极大降低了现场操作人员的劳动强度和难度。同时，本实施例采用风机组件2、逆变单元3、整流单元4从上到下依次排布的方式，使得机柜1内部的温度较为均匀，避免各单元过热，从而对机柜1内的各组成起到较好的保护作用，延长变频器机芯的使用寿命。

具体地，如图5所示，本实施例中的风机组件2包括风机壳体14和散热风机15，该散热风机15安装在风机壳体14内部，用于将机柜1内的热风排出。

如图6、图7和图8所示，本实施例中的逆变单元3包括逆变箱体16、逆变散热器17、IGBT模块18、逆变电容器阵列19、逆变均压电阻阵列20，逆变散热器17和逆变电容器阵列19固定设置在逆变箱体16内的底部两侧，IGBT模块18底部涂抹有导热硅脂后固定设置在逆变散热器17的上表面，IGBT模块18工作时产生的热量通过逆变散热器17排出，逆变均压电阻阵列20固定设置在逆变电容器阵列19的上部，IGBT模块18和逆变电容器阵列19通过逆变铜排22实现电连接，逆变箱体16的前后两侧均开设有逆变箱体通风孔21，用于逆变单元3的排热。

整流单元4整流后的直流电经逆变单元3的IGBT模块18，逆变为电压和频率均可调的交流电。

如图9、图10和图11所示，本实施例中的整流单元4包括整流箱体23、整流散热器24、整流二极管模块25、整流电容器阵列26、整流均压电阻阵列27，整流散热器24和整流电容器阵列26固定设置在整流箱体23内的底部两侧，整流二极管模块25底部涂抹有导热硅脂后固定设置在整流散热器24的上表面，整流二极管模块25工作时散发的热量通过整流散热器24排出，整流均压电阻阵列27固定设置在整流电容器阵列26的上部，整流电容器阵列26和整流二极管模块25通过整流铜排29实现电连接，整流箱体23的前后两侧均开设有整流箱体通风孔28，用于整流单元4的排热。

三相工频交流输入电源经整流二极管模块25整流形成直流电后，该直流电加在整流电容器阵列26和逆变电容器阵列19共同构成的滤波回路两端上，在上述滤波回路的作用下，原脉动的直流电波形会变得更为平滑。由于单只电容器耐压不够，故整流电容器阵列26和逆变电容器19采用电容器串联分压的方式，为了保证每只电容器分压一致，给每只电容器均并联了一个均压电阻，形成整流均压电阻阵列27和逆变均压电阻阵列20。

本实施例采用整流电容器阵列26、逆变电容器阵列19、整流均压电阻阵列27和逆变均压电阻阵列20形成滤波回路，代替了传统变频器机芯中的滤波单元，使得本实施例中的变频器机芯机构更为紧凑、安装更为方便。

如图3和图4所示，本实施例中的机柜1为下开口式方形体，包括前面板7、后面板8、左面板9、右面板10、顶面板11和机柜框架5，前面板7、后面板8、左面板9、右面板10和顶面板11环绕在机柜框架5的各侧设置，前面板7为可开式且前面板7的底部设置有进风窗12，后面板8的顶部开设有出风孔13。

后面板8的出风孔13对应风机设置，外部冷空气经由前面板7底部的进风窗12进入，对机柜1内的各组件和各单元起到冷却作用，最后经由后面板8顶部开设的出风孔13输出。前面板7可开启或关闭，便于工作人员对机柜1内部的各组件和单元进行装配和检修。

值得一提的是，请继续参照图1和图2，机柜1内部设置有安装板32，用于支撑风机组件2，安装板32上开设有通风口33，机柜1内部还设置有风道31，风道31设置在逆变单元3和整流单元4的后方，风道31的顶端与安装板32相连，且风道31与通风口33对应设置。

由风道31汇集逆变单元3和整流单元4工作中的热流，并使该热流沿风道31从通风孔排至风机层，最终在风机的作用下排出机柜1。

该种设置方式保证了逆变单元3和整流单元4的排热，使得机柜1内部整体的温升更低，热量排布更均匀，进而避免了机柜1内部各单元因长期处于高温环境而遭到损坏。

为了使机柜1内部的各单元和各组件均安装稳固，本实施例的机柜1内部还设置有支撑组件，该支撑组件包括第一支撑梁34、第二支撑梁35、第三支撑梁36和第四支撑梁37，多根第一支撑梁34设置在安装板32的底部并与机柜框架5固定连接，用于对安装板32进行支撑，多根第二支撑梁35设置在机柜框架5的左右两侧并与机柜框架5固定连接，多根第三支撑梁36连接左右对应的第二支撑梁35设置，多根第四支撑梁37连接前后对应的第三支撑梁36设置，逆变单元3和整流单元4与第三支撑梁36和第四支撑梁37固定相连。

具体地，本实施例中的机柜框架5包括组成方形机体框架的四根竖直支撑轴。两根第一支撑梁34在安装板32的底部呈对称设置，分别连接两根相邻的竖直支撑轴并与竖直的支撑轴呈垂直设置，用于稳固安装板32和风机组件2。多根第二支撑梁35在机柜框架5的左右两侧呈对称设置并与支撑轴相垂直，每个第二支撑梁35连接两根相邻的竖直支撑轴，进一步，每根第三支撑梁36连接左右对应的的第二支撑梁35并与第二支撑梁35呈垂直设置，每根第四支撑梁37连接前后对应的第三支撑梁36设置并与第四支撑梁37呈垂直设置，逆变单元3和整流单元4与第三支撑梁36和第四支撑梁37固定连接。多种支撑梁叠加的方式，使得机柜1内部的各组件和各单元更稳固，保证了变频器机芯长期稳定地运行。且各单元或组件还能从支撑组件上拆卸，方便对其组装、维护和更换，具有较高的实用性。

需要说明的是，请继续参照图3和图4，本实施例中的机柜1顶部设置有多个吊装螺栓38。该吊装螺栓38用于连接外部绳索以供搬运，使得吊装搬运更加平稳和安全。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。

Claims (7)

1.一种模块化单元的变频器机芯，其特征在于，包括机柜(1)、风机组件(2)、逆变单元(3)和整流单元(4)，所述风机组件(2)、逆变单元(3)和整流单元(4)在所述机柜(1)内部从上到下依次排列设置，所述逆变单元(3)和所述整流单元(4)电连接形成电气回路。

2.根据权利要求1所述的模块化单元的变频器机芯，其特征在于，所述逆变单元(3)包括逆变箱体(16)、逆变散热器(17)、IGBT模块(18)、逆变电容器阵列(19)、逆变均压电阻阵列(20)，所述逆变散热器(17)和所述逆变电容器阵列(19)固定设置在所述逆变箱体(16)内的底部两侧，所述IGBT模块(18)固定设置在所述逆变散热器(17)的上表面，所述逆变均压电阻阵列(20)固定设置在所述逆变电容器阵列(19)的上部，所述IGBT模块(18)和所述逆变电容器阵列(19)通过逆变铜排(22)实现电连接，

所述逆变箱体(16)的前后两侧均开设有逆变箱体通风孔(21)。

3.根据权利要求1所述的模块化单元的变频器机芯，其特征在于，所述整流单元(4)包括整流箱体(23)、整流散热器(24)、整流二极管模块(25)、整流电容器阵列(26)、整流均压电阻阵列(27)，所述整流散热器(24)和所述整流电容器阵列(26)固定设置在所述整流箱体(23)内的底部两侧，所述整流二极管模块(25)固定设置在所述整流散热器(24)的上表面，所述整流均压电阻阵列(27)固定设置在所述整流电容器阵列(26)的上部，所述整流电容器阵列(26)和所述整流二极管模块(25)通过整流铜排(29)实现电连接，

所述整流箱体(23)的前后两侧均开设有整流箱体通风孔(28)。

4.根据权利要求1所述的模块化单元的变频器机芯，其特征在于，所述机柜(1)为下开口式，所述机柜(1)包括面板(6)和机柜框架(5)，所述面板(6)包括前面板(7)、后面板(8)、左面板(9)、右面板(10)、顶面板(11)和机柜框架(5)，所述前面板(7)、后面板(8)、左面板(9)、右面板(10)和顶面板(11)环绕在所述机柜框架(5)的各侧设置，所述前面板(7)为可开式且所述前面板(7)的底部设置有进风窗(12)，所述后面板(8)的顶部开设有出风孔(13)。

5.根据权利要求1所述的模块化单元的变频器机芯，其特征在于，所述机柜(1)内部设置有安装板(32)，用于支撑风机组件(2)，所述安装板(32)上开设有通风口(33)，

所述机柜(1)内部还设置有风道(31)，所述风道(31)设置在所述逆变单元(3)和所述整流单元(4)的后方，所述风道(31)的顶端与安装板(32)相连，且所述风道(31)与所述通风口(33)对应设置。

6.根据权利要求5所述的模块化单元的变频器机芯，其特征在于，所述机柜(1)内部设置有支撑组件，所述支撑组件包括第一支撑梁(34)、第二支撑梁(35)、第三支撑梁(36)和第四支撑梁(37)，多根所述第一支撑梁(34)设置在所述安装板(32)的底部并与所述机柜框架(5)固定连接，用于对所述安装板(32)进行支撑，多根所述第二支撑梁(35)设置在所述机柜框架(5)的左右两侧并与所述机柜框架(5)固定连接，多根所述第三支撑梁(36)连接左右对应的所述第二支撑梁(35)设置，多根所述第四支撑梁(37)连接前后对应的所述第三支撑梁(36)设置，所述逆变单元(3)和所述整流单元(4)与所述第三支撑梁(36)和第四支撑梁(37)固定相连。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的模块化单元的变频器机芯，其特征在于，所述机柜(1)的顶部设置有多个吊装螺栓(38)。