CN208924123U - 一种逆变器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种逆变器，包括：密封壳体；设置在封闭壳体的内腔中的器件；设置在密封壳体上的热交换器组件，热交换器组件上设置有不与内腔连通的冷却通道，冷却介质在冷却通道内流动的过程中，能够与内腔中的空气进行换热，以对器件冷却。上述的逆变器，密封壳体形成了不与外部导通的高防护安装腔，在使热交换器组件进行能量交换以对器件进行散热时，外部的冷却介质不会与内腔中的空气进行流通，令内部空气仅通过在内腔中循环流动而实现换热，避免低防护等级的器件直接与恶劣环境接触，进而避免受污染的外部冷风对低防护等级的器件造成损害，所以能够在满足逆变器散热要求的前提下，使得逆变器的整体防护级别不会降低，延长了逆变器的工作寿命。

Description

一种逆变器

技术领域

本实用新型涉及电气设备技术领域，特别涉及一种逆变器。

背景技术

光伏并网逆变器(后续简称为逆变器)作为太阳能发电系统和电网的接口设备，其散热性能对整个逆变器系统的工作稳定性、功率器件的使用寿命以及产品的体积均具有较大影响。考虑到大功率逆变器的功率损耗特性和经济性，大功率逆变器散热方式多采用强迫风冷式散热，即令外部冷风进入到逆变器中，使逆变器内部所有器件都置于冷风之中。

强迫风冷式散热的散热介质为外部的室温空气(即冷风)，当逆变器处于恶劣环境时，外部冷风吹到逆变器内部，存在受污染的冷风较易对逆变器内部的器件，特别是一些防护等级较低的器件造成损害的风险，导致逆变器整体防护级别有所降低，影响了逆变器的寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种逆变器，其在满足散热要求的前提下，能够完全避免外部冷风对器件造成的损害，使得逆变器的整体防护级别不会降低，延长了逆变器的工作寿命。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种逆变器，包括：

密封壳体；

设置在所述封闭壳体的内腔中的器件；

设置在所述密封壳体上的热交换器组件，所述热交换器组件上设置有不与所述内腔连通的冷却通道，冷却介质在所述冷却通道内流动的过程中，能够与所述内腔中的空气进行换热，以对所述器件进行冷却。

优选的，上述逆变器中，所述热交换器组件设置在所述内腔中，所述冷却通道穿过所述密封壳体以与外部连通。

优选的，上述逆变器中，所述热交换器组件包括：

设置在所述密封壳体的侧壁上，并使所述内腔中的空气与外部空气进行热量交换的热交换器，所述热交换器具有允许所述内腔中空气进出的散热通道和允许所述外部空气进出的所述冷却通道；

设置在所述侧壁上，并驱动所述外部空气进入所述冷却通道并在所述冷却通道中流动的第一风机；

设置在所述侧壁上，并驱动所述内腔中空气进入所述散热通道并在所述散热通道中流动的第二风机。

优选的，上述逆变器中，所述器件包括电容池装置、逆变单元、直流配电单元和交流配电单元；

所述内腔包括：位于所述内腔高度方向上的中间部位，并安装有所述电容池装置的电容池腔体；设置在所述电容池腔体顶部的逆变单元腔体，所述逆变单元腔体内安装有所述逆变单元的功率器件；设置在所述电容池腔体的底部，并安装有所述直流配电单元的直流配电腔体；设置在所述电容池腔体的底部并安装有所述交流配电单元的交流配电腔体，所述交流配电腔体在水平方向上与所述直流配电腔体平齐。

优选的，上述逆变器中，所述电容池腔体、所述直流配电腔体、所述交流配电腔体依次连通，所述逆变单元腔体、所述直流配电腔体、所述交流配电腔体依次连通，并且所述电容池腔体上设置有正面挡风板，所述正面挡风板能够将从所述散热通道的出风口中流出的冷风分别隔离并导向至所述电容池腔体和所述逆变单元腔体中，所述散热通道的进风口位于所述交流配电腔体中。

优选的，上述逆变器中，所述电容池腔体为水平设置的筒状腔体，所述电容池装置包括：

靠近所述正面挡风板设置的第一电容池；

远离所述正面挡风板设置的第二电容池，并且所述第二电容池的底部腔壁上开设有连通所述直流配电腔体的通风孔；

设置在所述第一电容池和所述第二电容池之间的风机组件。

优选的，上述逆变器中，所述风机组件包括：

风机壳体；

设置在所述风机壳体内，用于将所述第一电容池中的所述冷风送至所述第二电容池中，并对所述冷风进行加压的第三风机；

设置在所述风机壳体内的斜板。

优选的，上述逆变器中，所述风机组件设置在所述交流配电腔体的上封板上；所述电容池腔体上设置有导风罩，从所述第一电容池中流出的所述冷风，在所述导风罩和所述直流配电腔体的上封板的配合导向下，进入到所述第二电容池中，并且所述导风罩和所述直流配电腔体的上封板均为绝缘材质。

优选的，上述逆变器中，还包括设置在所述逆变单元腔体中的第四风机，以及设置在所述交流配电腔体中的第五风机。

优选的，上述逆变器中，所述第一风机、所述第二风机和所述第三风机均为离心风机，所述第四风机和所述第五风机均为轴流风机。

本实用新型提供的逆变器，密封壳体形成了不与外部导通的高防护安装腔，在使热交换器组件进行能量交换以对器件进行散热时，由于冷却通道不与密封壳体的内腔连通，所以外部的冷却介质(冷却介质一般为冷风)不会与内腔中的空气进行流通，令内部空气仅通过在内腔中循环流动而实现换热，避免了低防护等级的器件直接与恶劣环境接触，进而避免了受污染的外部冷风对低防护等级的器件造成损害，所以能够在满足逆变器散热要求的前提下，使得逆变器的整体防护级别不会降低，延长了逆变器的工作寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的逆变器中热交换组件在密封壳体上设置的结构示意图；

图2为电容池装置的结构示意图；

图3为另一角度的电容池装置的结构示意图；

图4为逆变器整体的结构示意图。

在图1-图4中：

1-1—第一钣金组件，1-2—第一风机，1-3—热交换器，1-4—第二风机，1-5—出风口，1-6—进风口，2-1—侧面挡风板，2-2—正面挡风板，2-3—第一电容池，2-4—第二电容池，2-5—电容，2-6—抽风侧，2-7—第二钣金组件，2-8—出风侧，2-9—第三风机，2-10—斜板，2-11—导风罩，2-12—第二上封板，2-13—第一上封板，2-14—通风孔，2-15—通孔，3-1—逆变单元，3-2—第四风机，3-3—矩形通风口，4-1—直流配电单元组件，4-2—网格孔，4-3—交流配电功率器件，4-4—第五风机。

具体实施方式

本实用新型提供了一种逆变器，其在满足散热要求的前提下，能够完全避免外部冷风对器件造成的损害，使得逆变器的整体防护级别不会降低，延长了逆变器的工作寿命。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例中，图4为逆变器的整体结构示意图，下文中提到的“上”“下”“左”“右”等方向性词语，均相对于图4的视角而言。

如图1-图4所示(图中箭头标示的为气流的流动方向及路径)，本实用新型实施例提供的逆变器，包括：由钣金组件围成的密封壳体；设置在封闭壳体的内腔中的器件(该器件主要指功率器件)；设置在密封壳体上的热交换器组件，该热交换器组件上设置有不与内腔连通的冷却通道，冷却介质在冷却通道内流动的过程中，能够与内腔中的空气进行换热，以实现对器件的冷却、散热。

上述结构的逆变器，令密封壳体形成了高防护安装腔，在使热交换器组件进行能量交换时，由于冷却通道不与密封壳体的内腔连通，所以外部的冷却介质(冷却介质一般为冷风，也可以为冷却水等)不会与内腔中的空气进行流通，令内部空气仅通过在内腔中循环流动而实现换热，外部受污染的冷风不会进入到密封壳体的内部，避免了低防护等级的器件直接与恶劣环境接触，进而避免了受污染的冷风对低防护等级的器件造成损害，所以能够在满足逆变器散热要求的前提下，使得逆变器的整体防护级别不会降低，甚至得到提高，延长了逆变器的工作寿命。

本实施例中，逆变器是通过热交换器组件与外界空气进行热量交换的，如图1和图4所示，热交换器组件包括热交换器1-3、第一风机1-2、第二风机1-4以及将其与密封壳体连接的第一钣金组件1-1、螺栓，其中第一风机1-2和第二风机1-4优选为离心风机。热交换器1-3固定于密封壳体的右侧壁的内表面上。需要说明的，热交换器1-3也可固定于密封壳体的外表面上，本实施例对此不做限定。同时，热交换器1-3优选为空空翅片式铝箔热交换器，当然其也可以其他形式的热交换器。

当外界环温低于密封壳体内环温一定温差后，热交换器1-3上部的第一风机1-2将外界冷风吸入到冷却通道中，同时热交换器1-3下部的第二风机1-4将内腔中的热风吸入到散热通道中，以使两者能够经过翅片式铝箔进行热量交换。可以理解的，第一风机1-2和第二风机1-4均通过第一钣金组件1-1固定，并且为使整个热量交换效率更高，密封性要求是必不可少的，整个热交换器组件的密封也是通过第一钣金组件1-1来实现的。

密封壳体内的冷风从热交换器1-3内侧上部的散热通道的出风口1-5排出，该冷风是相对于密封壳体内部的散热通道的进风口1-6处的热风来定义的；而热风从热交换器1-3外侧下部的冷却通道的出风口排出，该热风是相对于进入冷却通道的进风口的外界冷风来定义的。需要说明的，上述内外强迫风冷通道的方向是可以改变的，不仅限于内部下进上出和外部上进下出，也可以是内部上进下出，外部下进上出。上述的散热通道的出风口1-5对向电容池装置的右侧开口。

具体的，器件包括电容池装置、逆变单元3-1、直流配电单元和交流配电单元。与之对应的，如图4所示，密封壳体的内腔包括：位于内腔高度方向上的中间部位，并安装有电容池装置的电容池腔体；设置在电容池腔体的顶部，并安装有逆变单元3-1的功率器件的逆变单元腔体；设置在电容池腔体的底部，并安装有直流配电单元的直流配电腔体；设置在电容池腔体的底部并安装有交流配电单元的交流配电腔体，交流配电腔体在水平方向上与直流配电腔体平齐。将内腔分隔为多个腔体，并使其容纳不同的器件，能够使其各自组合形成完整的风道，更好的实现密封壳体内的器件散热，保证了内部器件都不会过温，并且还能够对电容池装置采用独立的风道来进行散热，提高了电容2-5的散热效率。上述各腔体同样由钣金组件与密封壳体连接而成。

为了保证内腔中空气的正常循环流动，并进一步提高散热效果，本实施例优选电容池腔体、直流配电腔体、交流配电腔体依次连通，同时逆变单元腔体、直流配电腔体、交流配电腔体依次连通，并且电容池腔体上设置有正面挡风板2-2，正面挡风板2-2能够将从散热通道的出风口1-5中流出的冷风分别隔离并导向至电容池腔体和逆变单元腔体中，散热通道的进风口1-6位于交流配电腔体中。通过上述设置，使得内腔中空气的流动路径为(如图4中的箭头所示)：空气在热交换器1-3的散热通道中被冷却后，经过正面挡风板2-2的分隔和导向，一方面使大部分冷风(该冷风指的是冷却后的内腔空气)吹向电容池腔体，另一方面使小部分冷风吹入电容池腔体上部的逆变单元腔体，进入到电容池腔体中的冷风对电容2-5进行冷却后，从电容池腔体中流出并进入到直流配电腔体中，同时进入到逆变单元腔体中的冷风对逆变单元3-1的功率器件(即电路板)进行冷却后，也进入到直流配电腔体中，之后汇合的冷风经过直流配电腔体后进入到交流配电腔体中，最后进入到位于交流配电腔体内的散热通道的进风口1-6中。

优选的，电容池腔体的右侧还设置有侧面挡风板2-1，该侧面挡风板2-1的作用是将热交换器1-3的散热通道的出风口1-5从侧面堵住，保证侧面不漏风。此外，电容池腔体的右侧也可设计成对口形式，使其和热交换器1-3的散热通道的出风口1-5直接对上，取消侧面挡风板2-1，也可以实现上述目的。

如图2-图4所示，优选电容池腔体为水平设置的筒状腔体，并令其横穿整个密封壳体的内腔，同时还令电容池装置包括：靠近正面挡风板2-2设置(即靠近右侧设置)的第一电容池2-3；远离正面挡风板2-2设置(即靠近左侧设置)的第二电容池2-4，并且第二电容池2-4的底部腔壁上开设有连通直流配电腔体的通风孔2-14，而第一电容池2-3的底部则为密封结构；设置在第一电容池2-3和第二电容池2-4之间的风机组件。并且进一步的，令风机组件包括：风机壳体，此由第二钣金组件2-7组成的风机壳体可以看做构成电容池腔体的钣金件的组成部分，其作用是对下面提到的第三风机2-9进行固定，以及对第三风机2-9进出风进行导向，使第三风机2-9从第一电容池2-3左侧吸风，从第二电容池2-4右侧吹风；设置在风机壳体内，用于将第一电容池2-3中的冷风送至第二电容池2-4中，并对冷风进行加压的第三风机2-9，该第三风机2-9优选为离心风机；设置在风机壳体内的斜板2-10。

基于上述结构，冷风可以从第一电容池2-3内部横向流动，从均匀布置的多个电容2-5之间的缝隙通过，即从右侧流入到左侧。由于整机功能上的需要，第一电容池2-3内部各个电容2-5的缝隙只有几毫米，冷风通过缝隙到达第一电容池2-3的左侧，需横向穿过布置的多个电容2-5，会导致风压大幅下降，风速降低，影响了对位于左侧的第二电容池2-4及后续部件的冷却效果。所以在第一电容池2-3和第二电容池2-4之间增设了风机组件，该风机组件固定于位于第一电容池2-3侧面的第一上封板2-13上，该第一上封板2-13即为交流配电腔体的上封板(或者说上顶板)。风机组件启动后，第三风机2-9的抽风侧2-6对准第一电容池2-3所在的一侧，即右侧，以将从热交换器1-3进入第一电容池2-3的冷风抽入到风机壳体的腔体内。需要说明的，第一电容池2-3与风机组件组成的整体(该整体主要指的是与第一电容池2-3对正的电容池腔体的腔壁以及风机壳体，其均由钣金组件构成)为部分密封结构，两端留有通风口，而其他侧面均密封，冷风只能从第一电容池2-3右侧进入，从风机壳体的出风侧2-8流出而进入第二电容池2-4。通过设置风机组件，能够保证冷风经过第一电容池2-3后，进入到第二电容池2-4时仍保持有足够的风压。

可以理解的是，第一电容池2-3与风机组件组成的整体，其他侧面也可设置成非密封结构，可以根据散热要求适当做出调整，例如在正侧面、上侧面、下侧面开一定大小的规则孔，来增强各腔体空气的循环，改善散热效果，本实施例在此不再一一赘述。

需要说明的是，第三风机2-9安装在风机壳体内部，风机壳体只存在进风口和出风口，其他部位均密封，以保证第三风机2-9在运转过程中产生足够的风压，来带动更高的风速。进一步优选的，风机壳体内部还设有斜板2-10，该斜板2-10的作用是使第三风机2-9吹出的冷风能平滑流入风机壳体的出风口，避免冷风在风机壳体的内部循环时出现较大风阻而降低第三风机2-9产生的风压。

第三风机2-9通过加快气流流动，使得冷风风压得到提升、风速升高，通过设置于风机壳体出风口处的导风罩2-11，能够使冷风从出风侧2-8引入到第二电容池2-4上方，吹向第二电容池2-4的内侧。

该导风罩2-11是配合电容池装置与直流配电单元的上封板(即第二上封板2-12)实现导风的，导风罩2-11和第二上封板2-12的材料均为绝缘材料，以避免各腔体内部由于电气间隙和爬电距离不够造成导电的风险。导风罩2-11呈斜角导向，该斜角是经过风阻计算的，使风能均匀流入到第二电容池2-4内部。

冷风竖向穿过第二电容池2-4内的各个电容2-5，之后冷风一部分从第二电容池2-4底部均匀排布的多个通风孔2-14中流出，另一部分从第二电容池2-4侧面的钣金固定板上的通孔2-15中流出，此两个部位流出的冷风均进入直流配电腔体。

需要说明的，第一电容池2-3的电容2-5与第二电容池2-4的电容2-5排布方式相同，其横向电容2-5的排数远大于竖向电容2-5的排数，所以风竖向穿过第二电容池2-4相比较横向穿过第一电容池2-3，穿过的电容2-5个数远小于第一电容池2-3，风压下降幅度低于第一电容池2-3，所以从电容池腔体中流入直流配电腔体的风，仍具有一定强度的风压。

第二电容池2-4所对应的腔壁结构也是部分密封结构，侧面和底部分别留有通孔2-15和通风孔2-14，而其他面均密封，可以理解的是，其它面也可以为非密封结构，例如在左侧面、右侧面、上侧面上开一定大小的规则孔，来增强各腔体空气的循环，改善散热效果。

如图4所示，本实施例中，还有热交换器1-3出风口1-5的小部分冷风，流入到逆变单元腔体内，对逆变单元腔体内部的功率器件进行散热。需要说明的，该逆变单元腔体内部只有逆变单元3-1部分的功率器件，其逆变模块散热不在此腔体内，所以整个腔体散热功率不高，小部分的冷风即可满足其散热要求。

进一步的，逆变单元腔体内设置有第四风机3-2，优选其为轴流风机。此第四风机3-2的作用是搅动腔内气流循环，使从热交换器1-3出风口1-5出来的冷风经过逆变单元3-1的功率部件后，通过密封壳体左侧的通风口，流入直流配电腔体内。需要说明的，轴流风机能够使腔体内大部分冷风沿着水平方向流动，其不会改变冷风的方向，只是增强空气的流动，能够使冷风更好的从右侧的热交换器1-3出风口1-5，吹向逆变单元腔体的左侧，完成对逆变单元腔体内的功率器件的散热，同时还能够避免功率器件的散热死角出现，使腔体内部功率器件都能得到足够的散热。

可以理解的，该逆变单元腔体内部可以不设置轴流风机，仅靠冷风的流动也可实现散热，这是由腔体内部需要多大的散热功率来决定的。该腔体内部，也可设置多个轴流风机，来达到更高的散热功率，或者采用其他形式的风机，以及形成多种风机的组合，例如离心风机、离心风机和轴流风机组合，其均能够实现同样的散热效率和效果，在此不再一一赘述。

通过逆变单元腔体的冷风，从密封壳体左下部的矩形通风口3-3流入到直流配电腔体中。需要说明的，该矩形通风口3-3开设在直流配电腔体的左侧壁上。

从左侧面流入的、经过逆变单元腔体的冷风，和左上部流入的、经过电容池腔体的冷风，均到达直流配电腔体内，对腔体内的发热部件进行散热，主要针对的散热器件是直流配电单元组件4-1，之后冷风通过隔离直流配电腔体和交流配电腔体的钣金件上的网格孔4-2，以及各个钣金件间隙，进入到交流配电腔体中。

交流配电腔体为方形腔体，其内部设有多个交流配电功率器件4-3，热量容易出现囤积现象，所以优选在交流配电腔体内设置第五风机4-4，该第五风机4-4优选为轴流风机，通过轴流风机的搅动，增强交流配电腔体内部的功率器件的散热。可以理解的，该腔体内部也可不设置轴流风机，或者设置多个轴流风机，或者离心风机以及多种风机组合，这都是根据内部器件散热需要来定的。

最终，热风汇聚流入到交流配电腔体右侧的热交换器1-3的散热通道的进风口1-6中，完成整个密封壳体内的散热内循环。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，逆变器的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种逆变器，其特征在于，包括：

密封壳体；

设置在所述密封壳体的内腔中的器件；

设置在所述密封壳体上的热交换器组件，所述热交换器组件上设置有不与所述内腔连通的冷却通道，冷却介质在所述冷却通道内流动的过程中，能够与所述内腔中的空气进行换热，以对所述器件进行冷却。

2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述热交换器组件设置在所述内腔中，所述冷却通道穿过所述密封壳体以与外部连通。

3.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述热交换器组件包括：

设置在所述密封壳体的侧壁上，并使所述内腔中的空气与外部空气进行热量交换的热交换器，所述热交换器具有允许所述内腔中空气进出的散热通道和允许所述外部空气进出的所述冷却通道；

设置在所述侧壁上，并驱动所述外部空气进入所述冷却通道并在所述冷却通道中流动的第一风机；

设置在所述侧壁上，并驱动所述内腔中空气进入所述散热通道并在所述散热通道中流动的第二风机。

4.根据权利要求3所述的逆变器，其特征在于：

所述器件包括电容池装置、逆变单元、直流配电单元和交流配电单元；

所述内腔包括：位于所述内腔高度方向上的中间部位，并安装有所述电容池装置的电容池腔体；设置在所述电容池腔体顶部的逆变单元腔体，所述逆变单元腔体内安装有所述逆变单元的功率器件；设置在所述电容池腔体的底部，并安装有所述直流配电单元的直流配电腔体；设置在所述电容池腔体的底部并安装有所述交流配电单元的交流配电腔体，所述交流配电腔体在水平方向上与所述直流配电腔体平齐。

5.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述电容池腔体、所述直流配电腔体、所述交流配电腔体依次连通，所述逆变单元腔体、所述直流配电腔体、所述交流配电腔体依次连通，并且所述电容池腔体上设置有正面挡风板，所述正面挡风板能够将从所述散热通道的出风口中流出的冷风分别隔离并导向至所述电容池腔体和所述逆变单元腔体中，所述散热通道的进风口位于所述交流配电腔体中。

6.根据权利要求5所述的逆变器，其特征在于，所述电容池腔体为水平设置的筒状腔体，所述电容池装置包括：

靠近所述正面挡风板设置的第一电容池；

远离所述正面挡风板设置的第二电容池，并且所述第二电容池的底部腔壁上开设有连通所述直流配电腔体的通风孔；

设置在所述第一电容池和所述第二电容池之间的风机组件。

7.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述风机组件包括：

风机壳体；

设置在所述风机壳体内，用于将所述第一电容池中的所述冷风送至所述第二电容池中，并对所述冷风进行加压的第三风机；

设置在所述风机壳体内的斜板。

8.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述风机组件设置在所述交流配电腔体的上封板上；所述电容池腔体上设置有导风罩，从所述第一电容池中流出的所述冷风，在所述导风罩和所述直流配电腔体的上封板的配合导向下，进入到所述第二电容池中，并且所述导风罩和所述直流配电腔体的上封板均为绝缘材质。

9.根据权利要求7所述的逆变器，其特征在于，还包括设置在所述逆变单元腔体中的第四风机，以及设置在所述交流配电腔体中的第五风机。

10.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于，所述第一风机、所述第二风机和所述第三风机均为离心风机，所述第四风机和所述第五风机均为轴流风机。