CN210120335U - 主控配电单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种主控配电单元，其特征在于：在柜体的宽度方向上主控配电单元所在区域为主控配电区；柜体的前面板上处在主控配电区的位置设有主控配电区前门板；所述主控配电单元包括分隔板，所述分隔板竖向固定在所述柜体内部且整体位于所述柜体深度方向的中部位置处，所述分隔板将主控配电区的柜体内深度方向分隔成前侧安装空间和后侧安装空间；所述前侧安装空间安装有PLC，所述后侧安装空间安装有三相变压器。本实用新型主控配电单元优化了内部的空间结构和器件布局，提升使用的便利性和安全性。

Description

主控配电单元

技术领域

本实用新型属于风力发电机组领域，具体涉及一种用于风力发电机组的塔基内使用的电气柜的主控配电部分。

背景技术

风力发电机组（简称：风电机组）是用于将（清洁环保可再生的）风能转变为电能的设备。

风电机组主要包括塔架、机舱和风轮（风轮包括叶片和轮毂），塔架用于固定在地面，风轮整体通过主轴和轴承可旋转的安装在机舱上、并通过变速箱与机舱内固定的发电机的转轴相连接；机舱整体可水平转动的安装在塔架顶部。在机舱内安装有机舱控制柜（用于偏航控制、安全监控与塔基控制柜通信等），在塔基内安装有塔基控制柜（用于采集数据、电力参数监控以及与机舱控制柜通信等）和变频柜（内部包含并网电路，用于通过变压器与电网和发电子转子相连接以及功率控制等）。

目前，在塔基内，塔基控制柜和变频柜存在以下不足之处：

1、现场安装较为耗时耗力，安装效率较低；安装费用和材料费用较高。

因为，塔基控制柜和变频柜为彼此独立且由不同厂家生产的两台柜，这样在塔基（塔筒底部）安装时，就需要先将塔基控制柜和变频柜各自依次送入塔基，随后，再将两柜体上对应接口之间通过电缆连接起来以完成安装。

2、体积与占地面积更大。

塔基控制柜的尺寸约为（单位毫米）：600深×1200宽×2200高；变频柜的尺寸约为（单位毫米）：600深×2300宽×2375高。由此可见，塔基中布放塔基控制柜和变频柜的总宽度约为3米5，使得塔基内剩余空间显得更为紧张。

基于此，申请人考虑设计一种在一个柜体内同时整合了并网、主控配电和变频功能的一体机，但在整合之前，需首要考虑如何优化柜体内的空间结构和器件布局。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够优化内部空间结构和器件布局的主控配电单元。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

主控配电单元，其特征在于：在柜体的宽度方向上主控配电单元所在区域为主控配电区；

柜体的前面板上处在主控配电区的位置设有主控配电区前门板；

所述主控配电单元包括分隔板，所述分隔板竖向固定在所述柜体内部且整体位于所述柜体深度方向的中部位置处，所述分隔板将主控配电区的柜体内深度方向分隔成前侧安装空间和后侧安装空间；

所述前侧安装空间安装有PLC，所述后侧安装空间安装有三相变压器。

采用上述主控配电区和主控供配电单元的优点是“优化主控配电区内部的空间结构和器件布局，提升使用的便利性和安全性”，具体理由是：

1、分隔空间，利于充分利用空间和优化各种器件的布局

主控配电单元包括分隔板，该分隔板能够起到分隔作用，并将“主控配电区的柜体内深度方向分隔成前侧安装空间和后侧安装空间”。

采用“前侧安装空间安装有PLC，所述后侧安装空间安装有三相变压器”的结构，使得PLC处在前侧安装空间，前侧安装空间距离主控配电区前门板更近，故能够在打开主控配电区前门板后实现PLC的快速维检，提高故障的排查速度。

2、提升使用的便利性和安全性

通过分隔板，分隔成的前侧安装空间和后侧安装空间后，布局充分考虑了强、弱电分区，各控制功能分区，电缆走线方便，美观等方面。与此同时，电压等级更高的三相变压器置放到后侧安装空间，分隔板也能够避免人体误触三相变压器，提升使用的安全性。

附图说明

图1为采用了本实用新型的风电机组用一体机的立体结构示意图（主控配电区前门板和主控配电区后门板均打开）。

图2为采用了本实用新型的电机组用一体机的正视图（主控配电区前门板打开）。

图3为图2中主控配电区的正视图（主控配电区前门板打开）。

图4为采用了本实用新型的风电机组用一体机的后视图（主控配电区后门板打开）。

图5为图4中主控配电区的后视图（主控配电区后门板打开）。

图6为并网区的左视图（左侧板拆除）。

图7为防电弧器的结构示意图。

图8为现有的电网侧变频器的滤波回路的电路结构示意图。

图9为采用了本实用新型的风电机组用一体机所采用的网侧变频器的滤波回路的电路结构示意图。

图10为采用了本实用新型的风电机组用一体机的电气结构示意图。

图11为图10中I处放大图。

图12为图10中II处放大图。

图13为图10中III处放大图。

图14为图10中IV处放大图。

图中标记为：

A并网区（并网单元）：

100主断路器；

防电弧器：101横向板，102竖向板，103支撑固定板；

x排风扇；

y百叶风口；

z局部散热风扇；

s电加热器；

104定子接触器；

105电流互感器。

主控配电区（主控配电单元）：

200三相变压器；

201温度传感器；

202 PLC；

203主控配电区前门板；

204分隔板：2041 230V安装区，2042 24V安装区；

205交换机（加密机）；

206 IBOX；

207 UPS；

208支撑平板；

209滤波电容；

x排风扇；

y百叶风口；

s电加热器；

210熔断器；

211转子接触器；

212单相变压器。

变频区（变频单元）：

x排风扇；

y百叶风口。

具体实施方式

下面结合采用了本实用新型的风电机组用一体机的附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1至图14所示：

风电机组用一体机，包括一个柜体，所述柜体内安装有并网单元、主控配电单元（即为本实用新型）和变频单元；

所述并网单元包括主断路器100,所述主断路器100的输入侧用于与风电机组发电机的定子绕组相连接，所述主断路器100的输出侧用于与交流电网相连接；

所述主控配电单元包括三相变压器200和PLC 202，所述三相变压器200的输入侧与并网单元的主断路器100的任一侧之间电性相连，所述三相变压器200的输出侧构成各个配电回路的供电电源；所述PLC的各个输入接口用于接收各种参数，所述PLC的各个输出接口用于与各个配电回路中接触器的控制线圈电性连接；

所述变频单元包括电网侧变频器，所述电网侧变频器的输入侧用于与上述交流电网电性连接，所述电网侧变频器的输出侧用于与转子侧三相变频器的输入侧相连接。

转子侧三相变频器的输出侧用于与风电机组发电机的转子绕组相连接，电网侧变频器与转子侧三相变频器共同实现对机舱中风电机组发电机中旋转磁场的转速进行控制。双馈风力发电机组的运行分为同步（转子转速为50转/秒）、亚同步转子转速低于50转/秒）和超同步（转子转速大于50转/秒）三种状态；每种状态电网侧变频器与转子侧三相变频器的动作与控制原理为本领域技术人员公知常识，在此不作赘述。

同现有技术相比较，上述风电机组用一体机具有的优点是：

1、在现场的布置安装效率更高

现有技术在塔基中采用2个柜子（塔基控制柜和变频柜（含并网柜））；上述一体机将“并网单元、主控配电单元和变频单元”整合到一个柜体内部；这样，可直接在车间装配好一个整柜；在现场，将风电机组用一体机一次性吊运到位，即完成布装，节省了搬运工序以及在现场将塔基控制柜和变频柜对应接口连通的工序，大幅提升了在现场的布置安装效率，降低塔基内柜体的安装难度，并能够有效确保一次性安装到位的正确率。

2、结构更为紧凑，造价更低

现有技术是由变频柜给主控配电柜供电（对应的两面柜子上有各种供电接口，供电接口之间需采用连接电缆），且变频柜与主控配电柜之间还需采用can总线进行通信连接（对应的有通信接口，通信接口之间采用通信电缆连接）。

本技方案，在一个柜体内整合“并网单元、主控配电单元和变频单元”，这样不仅能够取消塔基控制柜和变频柜之间的接口；还使得相互之间连接距离更短，这样可节省电缆的消耗量，从而帮助节省整体造价，提升效益。

与此同时，相较于连接现有的塔基控制柜和变频柜裸露在各柜体外部而言，上述风电机组用一体机直接在柜内接线，这样可直接利用柜体的外壳形成保护，避免被因电缆老鼠被啃食引起的故障，从而更好的确保内部走线的可靠性。

其中，所述柜体的宽度大于深度，且所述并网单元、主控配电单元和变频单元为沿所述柜体的宽度方向依次布置，并使得所述柜体沿宽度方向依次为并网区、主控配电区和变频区。

采用上述结构柜体结构，可在生产时，同时在柜体内快速安装“并网单元、主控配电单元和变频单元”，有效确保风电机组用一体机的生产效率。

其中，在柜体内部，位于所述并网区、主控配电区和变频区中相邻的两个区域之间的位置固定有隔离板。

上述隔离板的设置，不仅可使得并网区、主控配电区和变频区各自独立开并保护起来，还能够有效降低相邻两个区域之间的电磁干扰以及温度或湿度的影响，更好确保该区域环境的安全性与可靠性。

其中，所述柜体的深度为500至650毫米，宽度为2500至2650毫米，高度为2200毫米至2400毫米。

采用上述优选尺寸的柜体，能够缩小柜体的宽度和体积，提升紧凑性，降低在塔基内的占地面积，从而能够帮助缩小塔基所需的尺寸，帮助风电机组降低造价和成本，具有更优的性价比。

现有布放在塔基中的塔基控制柜和变频柜并排放置的尺寸约为深度600毫米，宽度3500毫米，高度2200和2375毫米。

实施时，优选所述柜体的深度为600毫米，宽度为2600毫米，高度为2375毫米（不含绑线架）。由此可见，风电机组用一体机能够显著缩短柜体的宽度（缩短约0.9米），有效降低柜体在塔基内布放的占地面积，进而能够帮助缩小塔基的尺寸，降低塔基整体的造价，提升经济效益。

如图1至图5示出了主控配电单元（即为本实用新型）：

在所述柜体的宽度方向上主控配电单元所在区域为主控配电区；

柜体的前面板上处在主控配电区的位置设有主控配电区前门板203；

所述主控配电单元还包括分隔板204，所述分隔板204竖向固定在所述柜体内部且整体位于所述柜体深度方向的中部位置处，所述分隔板204将主控配电区的柜体内深度方向分隔成前侧安装空间和后侧安装空间；

所述前侧安装空间安装有PLC，所述后侧安装空间安装有三相变压器200。

采用上述主控配电区和主控供配电单元的优点是“优化主控配电区内部的空间结构和器件布局，提升使用的便利性和安全性”，具体理由是：

1、分隔空间，利于充分利用空间和优化各种器件的布局

主控配电单元包括分隔板204，该分隔板204能够起到分隔作用，并将“主控配电区的柜体内深度方向分隔成前侧安装空间和后侧安装空间”。

采用“前侧安装空间安装有PLC，所述后侧安装空间安装有三相变压器200”的结构，使得PLC处在前侧安装空间，前侧安装空间距离主控配电区前门板203更近，故能够在打开主控配电区前门板203后实现PLC的快速维检，提高故障的排查速度。

2、提升使用的便利性和安全性

通过分隔板204，分隔成的前侧安装空间和后侧安装空间后，布局充分考虑了强、弱电分区，各控制功能分区，电缆走线方便，美观等方面。与此同时，电压等级更高的三相变压器200置放到后侧安装空间，分隔板204也能够避免人体误触三相变压器200，提升使用的安全性。

实施时，优选三相变压器200的容量为90kVA。现有技术中三相变压器200需采用130kVA的容量才够用；本技术方案在作了上述优化后，仅采用90kVA容量的三相变压器200即可满足供电需求，这样不仅能够缩减三相变压器200的体积，也能够降低三相变压器200的采购成本，从而帮助降低整机的造价，获得更好的效益。

其中，所述PLC固定安装在所述分隔板204的前侧表面。

这样一来，分隔板204具有分隔功能的同时也构成了安装板，从而使得主控配电区所在柜体内具有更大的可安装面积，进而能够将柜体内的空间利用的更为充分，有效帮助缩小柜体尺寸。

与此同时，分隔板204的前侧表面正对并朝向主控配电区前门板203，这样，打开门板即可直观看到PLC，并便捷的进行维检、检测或设置，帮助提高维检和使用效率。

其中，所述后侧安装空间内还固定安装有一个单相变压器212，该单相变压器212的输入侧与三相变压器200的任意两相相连接，该单相变压器212的输出侧输出电压等级为230V且用于给所述PLC和低压供电回路供电。

实施时，优选所述单相变压器212的容量为3kVA，该单相变压器212主要用于对PLC供电，以及用于对确保PLC获得可靠供电的UPS 207（不间断电源）进行供电。

这样即可使得PLC的供电回路更简单，无需从外接供电电缆即可正常使用。

其中，所述分隔板204的前侧表面在横向上从左向右依次为230V安装区2041和24V安装区2042，其中，所述PLC位于所述230V安装区2041，所述24V安装区2042内固定安装有交换机205，所述交换机205用于与PLC通信连接。

交换机205的接线与使用均为本领域技术人员知悉的知识，在此不作赘述。

实施时，所述24V安装区2042内还固定安装风机控制系统的监视器（IBOX206），该监视器连接于PLC和交换机205之间，并用于具有更高的数据采集频率，从而能够从PLC获得更为丰富的数据，从而帮助实现更为快速的故障诊断。风机控制系统的监视器（IBOX206）为现有技术，详细请参见公开（公告）号：CN205036506U、CN207470355U和CN105134493B公开的技术方案。在此不作赘述。

实施时，所述24V安装区2042内还固定安装有加密机，所述加密机与所述交换机205之间通过网线通信相连。加密机为现有设备，其使用为现有技术，在此不作赘述。

这样一来可具有的优点是：

1、形成上述两个电压等级的安装区后，首先，难以将各种器件安装错误，更好确保器件安装的正确性。其次，使得安装布局更为合理规整，优化外观。

2、在维检时，能够快速找到与定位故障点或器件，从而帮助提高故障排查和排除的效率。

其中，所述主控配电区前门板203为双开门结构。

这样一来，即可减小打开柜门所需的外部空间，更适于在狭小的空间内使用。

其中，所述双开门结构中的左侧门板上安装有与PLC信号连接的按钮和/或显示面板。

这样一来，可使得按钮和/或显示面板与PLC之间的接线距离更短，减少连接线缆的使用长度，降低成本。

其中，所述双开门结构中的右侧门板的内侧固定安装有电网侧变频器的PCB控制板。

PCB控制板用于对变频单元中的功率模块的进行控制。现有技术中PCB控制板是按照在变频柜中。

在本技术方案中，不仅可更为充分的利用主控配电区所在的柜体的内部空间，也能帮助缩减变频单元所在柜体部分的体积，有效帮助缩小风电机组用一体机的柜体尺寸。与此同时，采用上述也能够确保PCB控制板邻近变频单元中的功率模块，降低所需电缆的接线长度，成本控制效果理想。

其中，所述主控配电区还包括UPS 207和支撑平板208；

所述主控配电区所在的柜体内部位于所述分隔板204上方位置处固定安装有一块所述支撑平板208，所述UPS 207固定安装在所述支撑平板208的上表面，且所述UPS 207电性连接在所述单相变压器212与所述PLC之间的回路上。

采用上述UPS 207和支撑平板208具有的优点是：

1、可通过UPS 207来不间断的确保PLC供电的可靠性，从而确保PLC控制功能的可靠性。

2、支撑平板208整体位于分隔板204上方的位置，这样，UPS 207在运行使用时发出的热量不会向下传导与辐射，获得更好的温控效果；并确保分隔板204前后空间的器件始终能够处在更为适宜的温度范围内，从而更好确保所有器件运行的可靠性。

UPS 207是现有成熟产品，其结构与使用均为本领域技术人员均知晓的知识，在此不作赘述。

其中，所述主控配电区还包括滤波器，所述滤波器包括与电网侧变频器的三相输入一一对应连接的三个滤波电容209；所述滤波器固定安装在所述支撑平板208的上板面。

现有技术中，滤波器同样是装配在变频柜内。

采用上述滤波器的设置方案，不仅能够用于滤除交流电网中的高频谐波；还能够有效帮助缩减变频柜所需的空间；此外，滤波器在实际使用过程中会发热，将滤波器安装在支撑平板208的上板面后，即可使得滤波器在运行使用时发出的热量不会向下传导与辐射，避免柜内温升程度，更好确保所有器件运行的可靠性。

其中，所述主控配电区还包括主控配电区散热结构，所述主控配电区散热结构包括排风扇x和百叶风口y；

所述百叶风口y固定安装在所述主控配电区前门板203的底部位置，所述排风扇x固定安装在所述主控配电区前门板203的顶部位置。

上述散热结构，在门板底部设置百叶风口y，在门板顶部设置排风扇x，使得主控配电区内部的气流流向为由下往上；且经百叶风口y进入的冷空气可沿气流流向形成充分的热交换，在吸收各种器件的热量后逐渐变成更轻且上升速度更快的热空气，最终从排风扇x处加速排除后又使得柜体内形成负压，从而增加经百叶风口y处的进气速率，最终，使得柜体内能够维持在合适的温度范围内，确保各种器件运行的可靠性。

实施时，在主控配电区前门板203的双门板底部均固定安装有百叶风口y（带滤网）；在主控配电区前门板203的双门板中正对滤波器的一个门板上装有所述排风扇x。这样即可更为快速的将滤波器发出的热量尽快排除，更好的确保柜体内部的排热和散热效果。

实施时，柜体的后面板上处在主控配电区的位置设有主控配电区后门板，主控配电区后门板为双开门结构；同样，在主控配电区后门板顶部也安装有所述排风扇x，在主控配电区后门板底部位置安装有百叶风口y。

实施时，优选上述百叶风口y和排风扇x均带有过滤网。这样，能够避免灰尘进入柜体内部并因此降低柜体内部器件的绝缘性能和散热性能，更好确保运行可靠性。

实施时，所述主控配电单元还包括熔断器210，该熔断器210为变频回路用熔断器210，所述熔断器210为630A的三相熔断器210，所述熔断器210固定安装在所述分隔板204的后侧面，且所述熔断器210连接于交流电网与所述滤波器之间。现有技术中，采用550A熔断器210，且熔断器210安装在变频柜内；本技术方案中将熔断器210整合到主控配电区内后，只把额定电流增大一档（由550A升为630A），不影响此回路的短路保护能力；并且，630A熔断器210能够更好适应主控配电区所在柜内的高温环境（因器件较多，器件运行时发热量较大），提升使用可靠性。

实施时，所述主控配电单元还包括固定安装在分隔板204后侧面的转子接触器211（ABB 型号AX370），该转子接触器211为变频回路用接触器；该转子接触器211连接在电网侧变频器的输入侧与交流电网之间。这样不仅能够降低接触器的使用数量（在滤波电容209回路设置有2个接触器），缩小变频区内器件所需的设置空间，还能够提升一体机的耐热性能和可靠性。

实施时，在分隔板204的后侧面上方位置处固定安装有温度传感器201，所述温度传感器201与PLC信号相连。

如图6和图7示出了防电弧器和并网单元：

防电弧器包括由绝缘材料制得的一块横向板101和两块竖向板102，一块横向板101和两块竖向板102能够固定连接并共同构成“卄”字结构，该“卄”字结构形成有在上方的三个输入隔间和下方的三个输出隔间，所述三个输入隔间和三个输出隔间用于将断路器背部的三个输入母排和三个输出母排彼此隔离开来。

风电机组往往安装在海拔较高，空气湿度较大，多风的区域，湿度高的空气被电压击穿，进而使得断路器背部的任意相邻的母排之间容易因电压击穿空气层形成电弧，当电弧形成后空气即产生大量的电子，导电性能迅速提高，即使两导体间的距离继续增大仍不能使电弧熄灭（这种现象也称为“拉弧”）；电弧的产生容易引起短路，引发电气事故，危害性较大。

采用上述防电弧器后，即能够通过“一块横向板101和两块竖向板102能够固定成“卄”字结构”来将断路器背部的各个母排隔离开，有效避免电弧的产生，更好确保安全性和可靠性。

其中，横向板101和两块竖向板102均由云母板制得。

云母板耐受温度达到500摄氏度，耐电压击穿指标达20kV/mm，故具有优良的耐高温绝缘特性。

其中，所述横向板101的板面上贯穿设置有竖板卡槽，沿横向板101的长度方向间隔设置的两个所述竖板卡槽，且每个竖板卡槽的宽度接近于每块竖向板102的厚度；

每块竖向板102的板面贯穿设置有横板卡槽，该横板卡槽位于竖向板102高度方向的中部位置，横板卡槽的宽度接近于横向板101的厚度。

上述横向板101与两块竖向板102在使用时：

首先，横向板101水平放置，并将横向板101上的竖板卡槽朝外；

随后，逐一将每块竖向板102上竖向放置，并将竖向板102上的横板卡槽的槽口正对横向板101上的竖板卡槽的槽口并插入，使得竖向板102与横向板101拼接固定在一起构成“卄”字结构。

由上可见，上述横向板101与竖向板102之间的装配起来十分简便快速；与此同时，未装配的横向板101和竖向板102整体薄板结构，容易叠放并不占地方，收纳效果好。

其中，防电弧器还包括支撑固定板103，所述支撑固定板103整体为长条形板状结构，所述支撑固定板103长度方向的两端能够通过连接件固定在柜体的内侧面；

两块竖向板102的上端与所述支撑固定板103固定相连。

这样一来，仅通过固定支撑固定板103，即可实现两块竖向板102以及横向板101的固定安装，安装起来简便且高效。

其中，每块竖向板102均为倒L形结构，且该倒L形结构的横边部分的外端卡接固定在支撑固定板103的板面上对应设置的卡槽内。

这样一来，也使得竖向板102与支撑固定板103之间的装配结构也十分简便快速，进一步提升防电弧器的布置安装速度。

并网单元，包括固定安装在柜体内的主断路器100,所述主断路器100的输入侧用于与风电机组发电机的定子绕组相连接，所述主断路器100的输出侧用于与交流电网相连接；还包括上述防电弧器。

采用上述防电弧器的并网单元避免断路器背部相邻两个母排之间出现电弧，进而可进一步提高并网单元的安全可靠性。

其中，所述并网单元还包括排风扇x和百叶风口y，在并网单元所在柜体正前面板上固定安装有所述排风扇x；在并网单元所在柜体的正后面板上固定有所述百叶风口y。

采用上述结构后，即可在高温季节或柜内温度过高时，启动排风扇x来加速柜体内气体流动，从而提升柜体内散热性能，更好确保柜内处在适宜的温度范围内。

其中，在并网单元所在柜体正前面板的顶部和底部各自固定安装有个所述排风扇x。

这样不仅能够通过两个排风扇x来加速并网单元所在柜体内的散热效率；并且，两个排风扇x所在位置邻近顶部电缆接线室和底部电缆接线室，并能够增强两个电缆接线室的气流强度，有效防止节点升温，更好确保节点连接的可靠性。

其中，在并网单元所在柜体的正后面板上且位于断路器室及其下方的位置间隔设置有2个所述百叶风口y。

这样一来，即能够使得百叶风口y吸入的冷空气能够从断路器下部以及断路器的背部吹来，使得断路器整体获得更为理想的散热效果。

与此同时，位于断路器室的百叶风口y与柜体正前面板的排风扇x配合使用，使得经位于断路器室的百叶风口y进入的冷空气会在吸收热量后上升并经由柜体正前面板的排风扇x排出。

实施时，主控配电单元中的三相变压器200与断路器的输入侧母线对应连接；且在断路器室上方且在顶部电缆接线室的下方位置还固定安装有一个局部散热风扇z；该局部散热风扇z的出风口正对三相变压器200与断路器的输入侧母线的连接处。这样可通过局部散热风扇z来确保三相变压器200与断路器输入侧母线之间连接节点处的散热效果，确保该处连接的可靠性。

其中，所述并网单元还包括电加热器s，所述电加热器s带有排风扇x，所述电加热器s固定在并网单元所在柜体的正前面板上且位于断路器下方的位置。

这样一来，在寒冷或潮湿天气，电加热器s发出的热量空气并使得热空气上升并从顶部排风扇x排出。电加热器s能够防止出现冷凝现象，并避免因冷凝易引起的短路，更好确保并网单元持久使用的可靠性。

实施时，电加热器s的排风方向为由上向下。这样一来，可迅速将天加热器加热的热空气充满柜体，从而获得更优的防冷凝作用。

图8至图14示出了电网侧变频器的滤波回路和风电机组用一体机电气结构：

所述滤波回路包括变频回路用熔断器210、变频回路用接触器和用于与电网侧变频器的三相输入一一对应连接的三个滤波电容209；

其特征在于：所述变频回路用熔断器210为一个三相熔断器210；所述变频回路用熔断器210的输入侧与发电机定子输出回路相连接；

所述变频回路用接触器的数量为一个，且所述变频回路用接触器的常开触头的输入侧与所述变频回路用熔断器210的输出侧电性连接；所述变频回路用接触器的常开触头的输出侧的三相电缆上装有一个三相电流互感器105，且所述变频回路用接触器的常开触头的输出侧三相一一对应连接有所述三个所述滤波电容209；所述变频回路用接触器的控制线圈与PLC上对应的输出接口相连接。

现有的电网侧变频器的滤波回路，在变频回路用熔断器210所在的主回路装有一个熔断电流为550A的熔断器210，在三个滤波电容209的支路安装有一个熔断电流为300A的熔断器210，以上两个熔断器210在高温环境下更易在小于额定熔断电流时断开，致使故障率较高，增加了维检工作量。此外，现有的电网侧变频器的滤波回路在变频回路以及滤波电容209所在的回路装有多个接触器，这样不仅器件成本高，且还要占用的PLC输出控制接口，增加了控制难度。

本技术方案，采用一个接触器和一个熔断器210安装在主回路上，简化了电路结构，降低了器件成本；与此同时，在主回路上增设一个电流互感器105，实时采集主回路的电流参数并能够及时监控，提升了安全和可靠性。

实施时，电网侧变频器的网侧滤波器（即上述三个滤波电容209）及其接线为本领域技术人员知晓的知识，在此不作赘述。

其中，所述变频回路用熔断器210的熔断电流为630A。

因为，本技术方案中的风电机组用一体机，将原本设置于变频器中的一些器件（如：UPS 207、变压器和滤波电容209），转移至了主控配电区所在的柜体内。这样，使得主控配电区内的器件增加且较为集中，也使得柜内的发热量也显著增加。

所以，现有电网侧变频器的滤波回路所采用的550A熔断器210在高温环境下（高发热量）故障率变高。本技术方案采用熔断电流为630A的熔断器210后，不仅能够提升熔断器210使用的可靠性；还只把额定电流增大一档，不影响此回路的短路保护能力，确保使用的安全性。

实施时，所述接触器的额定工作电流为370A。

其中，所述变频回路用熔断器210、变频回路用接触器和三个滤波电容209均固定安装在主控配电区所在的柜体内部。

这样一来，能够帮助缩减变频区中器件所需的占用空间，并充分利用好主控配电区的空间，从而有效帮助缩减风电机组用一体机的尺寸与体积。

其中，所述熔断器210的输入侧与发电机定子输出回路之间并联接有两个常开型的定子接触器104，两个定子接触器104的控制线圈各自与PLC上对应的输出接口相连接。

上述两个定子接触器104的设置，能够提高风力发电机组并网的安全性和可靠性，避免对交流电网造成不利影响；更好确保电网安全。

其中，风电机组用一体机电气结构包括上述电网侧变频器的滤波回路。

这样即可使得风电机组用一体机具有上述滤波回路所具有的电路结构更简，器件成本更低，可靠性更高的优点。

其中，风电机组用一体机电气结构还包括主断路器100和三相变压器200，所述主断路器100的输入侧与所述两个常开型的定子接触器104的输出侧相连接，所述主断路器100的输出侧与所述三相变压器200的输入侧相连接；

风电机组用一体机电气结构还包括加热回路，所述加热回路包括在柜体内的并网区、主控配电区和变频区内各自设置且并联接的多个电加热器s，所述多个电加热器s与所述三相变压器200的单相电性连接。

采用上述加热回路后，即可在低温或高湿度环境时，启动电加热器s来升温和除湿，调节风电机组用一体机柜体内的温度和湿度环境以使得各种器件能够持久可靠的运行使用。

其中，风电机组用一体机电气结构还包括散热回路，所述散热回路包括在柜体内的并网区、主控配电区和变频区内各自设置且并联接的多个排风扇x，所述多个排风扇x与所述三相变压器200的单相电性连接，且在并网区、主控配电区和变频区各自所在的柜体设置有至少一个与一个所述排风扇x对应的百叶风口y。

采用上述散热回路后，即可柜体内发热量较大时启动排风扇x来加速柜体内的气流速度，提升散热效果；确保柜体内器件所处的环境更为适宜。

其中，风电机组用一体机电气结构还包括230V供电回路，所述230V供电回路包括一个单相变压器212和UPS 207，所述单相变压器212的输出侧与所述三相变压器200的任意两相连接，所述单相变压器212的输入侧与所述UPS 207的输入接口相连接，所述UPS 207的输入接口与开关电源的输入接口相连接，开关电源的输出24V直流电源。

实施时，优选UPS 207为主机为塔式机型，UPS 207的蓄电池位于塔式机型的外部。

采用上述230V供电回路，即可有效确保PLC、各种传感器和电路板的可靠供电，提升使用的安全可靠性。

其中，风电机组用一体机电气结构还包括主控配电区维检用回路，所述主控配电区维检用回路包括一个电源接口，所述电源接口由所述三相变压器200的单相供电。

实施时，所述主控配电区维检用回路还包括与所述电源接口并联接的照明灯，所述照明灯安装在所述主控配电区所在柜体的前侧安装空间。

上述主控配电区维检用回路设置，便于在对主控配电区进行检修时获得供电接口来供检修器件或检修人员使用，提升实用性。

其中，所述主控配电区维检用回路还包括手电筒充电座，所述手电筒充电座与所述电源接口并联接，且所述手电筒充电座固定在所述主控配电区所在柜体的前侧安装空间内，且所述手电筒充电座装有充电手电筒。

采用上述包括手电筒充电座和充电手电筒后，即可在检修时通过充电手电筒来获得良好的照明，进而帮助提高维检效率。

实施时，风电机组用一体机电气结构还包括与主控配电区维检用回路并联的塔用配电回路，塔用配电回路包括塔电梯供电回路、塔筒照明控制回路、塔基消防系统供电回路和塔基视频系统供电回路。

综上，本风电机组用一体机具有的优点是：

1、降低成本金额大于2万元

一体机相较原塔基控制柜及变频柜一共减少两个柜体，柜内非标钣金件如安装板、横梁等相应减少，用于柜体加热、散热的加热器、过滤风扇、温控等设备亦相应减少；通过融合优化设计，一体机还大量减少用于原塔基控制柜、变频柜之间连接的接口（如辅助供电690V接口、电流测量接口、柜体之间的通讯接口、变频器400V供电接口、变频器UPS230V供电接口、变频器急停按钮回路接口等），该部分的器件及端子相应减少；通过电路整合后仅需一套防雷器（在并网单元），保留100-F1熔断器取消300-F1滤波熔断器等将节省一部分电气元器件。

除了可以直接减少物料采购降低成本以外还将带来一系列优点，其中包括更少的生产装配工序；更低的物流运输成本；更快的调试、吊装等等。

相较塔基控制柜和变频柜而言，本方案的风电机组一体机结构一体化设计使柜体数量由5个减少为3个，直接减少了机柜用量；减少了大量柜内标准安装附件及非标钣金零件；柜内安装板由原3块减少为2块；取消了成本较高的大型摇架等附件；包装箱由2套变为一套。

综合而言，同原塔基控制柜及变频柜相比较，风电机组用一体机综合成本降低不少于2万元。

2、设备小型化，缩小产品总体积

风电机组用一体机并网区外形尺寸尺寸为500(W)*600(D)*2200(H)，主要用于安装主断路器及连接定子与电网的母排，需保持原功率柜左柜并网柜的完整功能；风电机组用一体机变频区外形尺寸为1200(W)*600(D)*2200(H)，主要安装网侧、机侧IGBT功率模块、电抗器、故障穿越模组，需保持原右柜功率柜的完整功能，这两个柜子功能均比较单一且布局紧凑。

为了减少控制板组受到的电磁干扰以及减少高温器件对敏温器件的干扰，在主控配电区的深度方向将中柜分为前、中、后三层相对独立的安装空间（见图2、图3和图5）。其中前层空间主要用于安装核心控制板组、触摸屏、柜门灯及按钮；中层空间主要用于安装主安装板，安装板上包括了PLC、IBOX、开关等低压元件；后层空间主要用于安装副安装板及变压器，安装板上安装有温控、熔断器、接触器等。在柜内上方设计了用于安装UPS、UPS电池及滤波电容的独立空间。在前层设计安装一个292吸风风扇及两个过滤网；在后层设计安装一个292吸风风扇、一个224吸风风扇及两个过滤网。保证一体机温升满足产品-35℃～+50℃运行条件要求。

总体而言，本方案的风电机组用一体机相比原塔基控制柜加变频柜，减少设备总占地面积不少于20%。

3、功能、使用环境、技术要求不变

通过优化空间布局并对一部分器件进行优化、升级换型，合并后的一体机功能、使用环境条件、技术要求应与原塔基控制柜及变频柜相同。

4、系统温升满足使用要求

原塔基控制柜变频柜中柜合并后包括了90kVA变压器、UPS、UPS电池、PLC、控制板组等部件，空间非常紧凑。通过对风电机组用一体机的主控配电区进行功能分区、高低温分区，有效保证一体机温升满足产品-35℃～+50℃运行条件要求。

以上仅是本实用新型优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

Claims (10)

1.主控配电单元，其特征在于：在柜体的宽度方向上主控配电单元所在区域为主控配电区；

柜体的前面板上处在主控配电区的位置设有主控配电区前门板；

所述主控配电单元包括分隔板，所述分隔板竖向固定在所述柜体内部且整体位于所述柜体深度方向的中部位置处，所述分隔板将主控配电区的柜体内深度方向分隔成前侧安装空间和后侧安装空间；

所述前侧安装空间安装有PLC，所述后侧安装空间安装有三相变压器。

2.根据权利要求1所述的主控配电单元，其特征在于：所述PLC固定安装在所述分隔板的前侧表面。

3.根据权利要求1所述的主控配电单元，其特征在于：所述后侧安装空间内还固定安装有一个单相变压器，该单相变压器的输入侧与三相变压器的任意两相相连接，该单相变压器的输出侧输出电压等级为230V且用于给所述PLC和低压供电回路供电。

4.根据权利要求2或3所述的主控配电单元，其特征在于：所述分隔板的前侧表面在横向上从左向右依次为230V安装区和24V安装区，其中，所述PLC位于所述230V安装区，所述24V安装区内固定安装有交换机，所述交换机用于与PLC通信连接。

5.根据权利要求4所述的主控配电单元，其特征在于：所述主控配电区前门板为双开门结构。

6.根据权利要求5所述的主控配电单元，其特征在于：所述双开门结构中的左侧门板上安装有与PLC信号连接的按钮和/或显示面板。

7.根据权利要求5所述的主控配电单元，其特征在于：所述双开门结构中的右侧门板的内侧固定安装有电网侧变频器的PCB控制板。

8.根据权利要求3所述的主控配电单元，其特征在于：所述主控配电区还包括UPS和支撑平板；

所述主控配电区所在的柜体内部位于所述分隔板上方位置处固定安装有一块所述支撑平板，所述UPS固定安装在所述支撑平板的上表面，且所述UPS电性连接在所述单相变压器与所述PLC之间的回路上。

9.根据权利要求8所述的主控配电单元，其特征在于：所述主控配电区还包括滤波器，所述滤波器包括与电网侧变频器的三相输入一一对应连接的三个滤波电容；所述滤波器固定安装在所述支撑平板的上板面。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的主控配电单元，其特征在于：所述主控配电区还包括主控配电区散热结构，所述主控配电区散热结构包括排风扇和百叶风口；

所述百叶风口固定安装在所述主控配电区前门板的底部位置，所述排风扇固定安装在所述主控配电区前门板的顶部位置。

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