CN217389340U

CN217389340U - 静变电源机柜

Info

Publication number: CN217389340U
Application number: CN202221298745.7U
Authority: CN
Inventors: 甘鸿坚; 唐必洪
Original assignee: Shanghai Kunwu Fengdian Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Kunwu Fengdian Technology Co ltd
Priority date: 2022-05-26
Filing date: 2022-05-26
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2032-05-26

Abstract

本实用新型提供一种静变电源机柜，包括：柜体及内部的隔板、辅助电路、三相有源PFC整流器、逆变器、变压器、第一散热器；柜体内部划分为上部区域、中部区域及下部区域，中部区域划分为第一、第二腔室；第一散热器包括第一散热基板及第一散热翅片；辅助电路设置于上部区域内；三相有源PFC整流器设置于第一腔室内；第一与第二腔室之间的隔板上设置有窗口，第一散热基板密封嵌设于窗口内；逆变器设置于第二腔室内，并贴设于第一散热基板上；第一散热翅片设置于第一散热基板表面且延伸至第一腔室内；变压器设置于下部区域；第一腔室上设置有第一风扇和第一散热孔。本实用新型散热效率高、不易受外界环境影响、耐环境能力强、稳定性高、可靠性高。

Description

静变电源机柜

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种静变电源机柜。

背景技术

静变电源(即静止变频电源)是指利用半导体开关器件与电力电子学的变流技术，将一种频率的交流电能变换成另一种频率的交流电能的装置，通过为负载提供所需的电源电压进而达到节能、调速等目的。随着电力电子行业的不断发展，静变电源的使用范围越来越广泛，例如机场电源和岸电电源等，这些应用普遍需要耐环境、可靠性高和体积小；而现有静变电源系统普遍存在体积大、热电分离技术差、可靠性差及耐环境性能差等缺陷。

因此，如何基本实现电子电路的热电分离，并在有效散热的同时提高系统的耐环境能力和可靠性，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种静变电源机柜，用于解决现有技术中静变电源系统体积大、热电分离技术差、可靠性差、耐环境性能差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种静变电源机柜，所述静变电源机柜至少包括：

柜体及设置于所述柜体内部的隔板、辅助电路、主电路及第一散热器；所述主电路包括依次连接的三相有源PFC整流器、母线电容、逆变器及变压器；所述柜体内部从上到下依次通过隔板划分为上部区域、中部区域及下部区域，所述中部区域被隔板划分为左右分布的第一腔室及第二腔室；所述第一散热器包括第一散热基板及第一散热翅片；

所述辅助电路设置于密闭的上部区域内；所述三相有源PFC整流器设置于所述第一腔室内；所述第一腔室与所述第二腔室之间的隔板上设置有窗口，所述第一散热基板密封嵌设于所述窗口内；所述逆变器设置于所述第二腔室内，并贴设于所述第一散热基板的第一表面上；所述第一散热翅片设置于所述第一散热基板的第二表面且延伸至所述第一腔室内；所述变压器设置于所述下部区域；

所述第一腔室的正面及背面分别设置有相对的第一风扇和第一散热孔。

可选地，所述三相有源PFC整流器包括并联的第一PFC模块及第二PFC模块。

更可选地，所述静变电源机柜还包括第二散热器及第三散热器；

所述第二散热器包括第二散热基板及第二散热翅片，所述第一PFC模块贴设于所述第二散热基板的第一表面上，所述第二散热翅片设置于所述第二散热基板的第二表面上；

所述第三散热器包括第三散热基板及第三散热翅片，所述第二PFC模块贴设于所述第三散热基板的第一表面上，所述第三散热翅片设置于所述第三散热基板的第二表面上。

更可选地，所述逆变器包括6个IGBT模块，两个IGBT模块构成一H桥结构，三路H桥结构的输入端连接所述三相有源PFC整流器的输出端，输出端分别输出三路单相交流信号。

可选地，所述柜体包括框架、底部面板、背面板、顶部面板、两侧面板及正面板；所述底部面板及所述背面板焊接在所述框架上；所述顶部面板、所述两侧面板及所述正面板通过紧固件安装在所述框架上。

更可选地，所述静变电源机柜还包括设置于所述正面板上的操作显示面板。

可选地，所述静变电源机柜还包括设置于所述柜体底部的底轮及设置于所述柜体正面的把手。

可选地，所述辅助电路包括控制电路、驱动电路、采样电路、显示电路及辅助电源中至少一种。

可选地，所述下部区域的正面及背面分别设置有相对的第二风扇和第二散热孔。

可选地，所述主电路还包括连接于所述三相有源PFC整流器输入端的滤波器，所述滤波器设置于所述上部区域内。

如上所述，本实用新型的静变电源机柜，具有以下有益效果：

1、本实用新型的静变电源机柜的系统风道气流主要流过中频变压器、PFC模块的散热器和逆变器的散热器，能大大提高散热效率。

2、本实用新型的静变电源机柜中不产生热量或者产生少量热量的电子器件设置在密闭空间，不易受到外界环境的影响，耐环境能力强，稳定性高。

3、本实用新型的静变电源机柜实现了电子电路的热电分离，系统可靠性高。

4、本实用新型的静变电源机柜中底部面板、背面板焊接在框架上，形成一个整体，大大加强了框架的强度，提高了所述静变电源机柜的耐压能力。

5、本实用新型的静变电源机柜中两个PFC模块均采用交错并联的软开关拓扑结构，开关频率可达200kHz以上，可大大减少了PFC电感和滤波器的体积重量；同时，交错并联结构可进一步减少电网侧的电流谐波，从而进一步减少输入侧滤波器体积重量。

6、本实用新型的静变电源机柜中PFC模块构建在重量较轻的铝基板上，并实现半密闭封装，基于主电路的高效率和铝基板良好的散热能力，功率半导体器件的温升可以有效控制。

7、本实用新型的静变电源机柜中主电路采用三相有源PFC整流器、逆变器及变压器的拓扑结构，对各类电网的适应性好、电磁干扰较小；同时，在电网电压波动时也可以确保直流母线电压稳定，从而保证逆变器的输出电压质量。

8、本实用新型的静变电源机柜的三相交流输出电压由完整的三路单相整合连结而成，可单相使用(使用任意一相)或三相使用，适用于三相平衡及不平衡(100％不平衡)负载。

附图说明

图1显示为本实用新型的静变电源机柜的立体结构示意图。

图2显示为本实用新型的静变电源机柜除去两侧面板及顶部面板后的右前侧立体结构示意图。

图3显示为本实用新型的静变电源机柜除去正面板、两侧面板及顶部面板后的左前侧立体结构示意图。

图4显示为本实用新型的静变电源机柜除去两侧面板及顶部面板后的左前侧立体结构示意图。

图5显示为本实用新型的静变电源机柜除去两侧面板及顶部面板后的左后侧立体结构示意图。

图6显示为本实用新型的静变电源机柜除去两侧面板及顶部面板后的左侧立体结构示意图。

图7显示为本实用新型的静变电源系统的主电路结构示意图。

元件标号说明

1 静变电源机柜

10 柜体

101 上部区域

102 中部区域

102a 第一腔室

102b 第二腔室

103 下部区域

11 操作显示面板

12a、12b、12c 第一、第二、第三散热器

12a1、12b1、12c1 第一、第二、第三散热基板

12a2、12b2、12c2 第一、第二、第三散热翅片

131 三相有源PFC整流器

1311 第一PFC模块

1312 第一PFC模块

132 逆变器

133 变压器

134 滤波器

14 底轮

15 把手

16a 第一风扇

16b 第二风扇

17a 第一散热孔

17b 第二散热孔

18a 三相输入与输出接线端子

18b 接触器

18c 继电器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实用新型提供一种静变电源机柜1，所述静变电源机柜1包括：

柜体10及设置于所述柜体10内部的隔板、辅助电路、主电路及第一散热器12a。

如图1所示，所述柜体10用于放置静变电源系统的器件。

具体地，如图2所示，所述柜体10内部从上到下依次通过隔板划分为上部区域101、中部区域102及下部区域103。如图3所示，所述中部区域102被隔板划分为左右(以所述柜体10的正面为基准)分布的第一腔室102a及第二腔室102b；作为示例，所述第一腔室102a位于右侧，所述第二腔室102b位于左侧；在实际使用中，所述第一腔室102a与所述第二腔室102b的位置可互换，不以本实施例为限。所述第一腔室102a与所述第二腔室102b之间的隔板上设置有窗口。本实用新型通过所述柜体10内部的隔断设置，实现热电分离，提高静变电源的稳定性和可靠性。

具体地，如图1所示，在本实施例中，所述柜体10呈立方体结构；所述柜体10包括框架、底部面板、背面板、顶部面板，两侧面板及正面板。作为示例，所述底部面板和所述背面板焊接在所述框架上(不可拆卸)，所述底部面板、所述背面板及所述框架形成一个整体，加强了框架的强度；所述顶部面板、所述两侧面板及所述正面板通过紧固件(包括但不限于螺丝、卡扣)安装在所述框架上，可自由拆卸，便于维护管理。在本实施例中，所述顶部面板为了防雨采用无缝盖板；所述正面板上设置有操作显示面板11，所述操作显示面板11与所述辅助电路连接，作为示例，所述操作显示面板11设置于所述正面板的上部区域；如图5所示，所述背面板上设置有散热孔，用于为所述柜体10的第一腔室102a和下部区域103散热。

需要说明的是，在实际使用中，所述柜体10的形状、各面板的固定方式、所述操作显示面板11的相对位置、设置散热孔的面板可根据实际需要设置，不以本实施例为限。

如图1所示，作为本实用新型的另一种实现方式，所述静变电源机柜1还包括设置于所述柜体10底部的底轮14及设置于所述柜体10正面的把手15。在本实施例中，所述底轮14设置有4个，分别位于所述柜体10底部的四个角上。在本实施例中，所述把手15设置有2个，分别位于所述操作显示面板11的两侧。所述底轮14与所述把手15的设置增加了所述静变电源机柜1整体的便携性。在实际使用中可根据需要设置底轮及把手的数量和位置，不以本实施例为限。

如图3～图5所示，所述第一散热器12a包括第一散热基板12a1及第一散热翅片12a2。

具体地，所述第一散热基板12a1密封嵌设于所述第一腔室102a与所述第二腔室102b之间的窗口内(如图6所示)，所述第一散热基板12a1的第一表面朝向所述第二腔室102b；所述第一散热翅片12a2设置于所述第一散热基板12a1的第二表面且延伸至所述第一腔室102a内。

如图2～图6所示，静变电源系统的辅助电路设置于所述上部区域101内。

具体地，所述上部区域101为密闭空间，可有效避免外界灰尘和水汽对电子器件的影响和损坏，提高系统耐环境能力。所述辅助电路包括但不限于控制电路、驱动电路、采样电路、显示电路或辅助电源。静变电源系统中任意不产生热量或者产生少量热量的电子器件均可设置于所述上部区域101内，不以本实施例为限。

如图7所示，静变电源系统的主电路包括依次连接的三相有源PFC整流器131、母线电容C1、逆变器132及变压器133。

具体地，所述三相有源PFC整流器131接收三相交流输入电压AC IN，将所述交流输入电压AC IN转换为直流母线电压；作为示例，所述三相有源PFC整流器131包括并联的第一PFC模块1311及第二PFC模块1312，用于实现输入交流侧的高功率因数和低谐波电流；在本示例中，所述第一PFC模块1311及所述第二PFC模块1312分别通过密封盒模块化处理。作为示例，所述三相有源PFC整流器131的输入端还连接滤波器134，所述滤波器134用于滤除EMI噪声，在本实施例中，所述滤波器134设置于所述三相有源PFC整流器131的外部，在实际使用中可集成在所述三相有源PFC整流器131内部。所述母线电容C1连接在所述三相有源PFC整流器131的输出端，在本实施例中，所述母线电容C1为独立器件，设置在所述第一腔室102a内，且位于所述三相有源PFC整流器131的后方，实际使用中可根据需要设置在所述柜体内10内任意位置；作为其他示例，所述母线电容C1可集成在所述三相有源PFC整流器131内；或集成在所述逆变器132内；或当所述母线电容C1包括多个并联电容时，可将部分电容集成在所述三相有源PFC整流器131内，部分电容集成在所述逆变器132内。所述逆变器132连接于所述三相有源PFC整流器131的输出端，将直流母线电压转换为三相交流信号；作为示例，所述逆变器132包括6个IGBT模块，如图4及图6所示，两个IGBT模块构成一H桥结构，三路H桥结构的输入端连接所述三相有源PFC整流器131的输出端，输出端分别输出三路单相交流信号，用于实现和输入交流隔离的三路单相交流输出，在实际使用中，所述逆变器132也可以输出一路三相交流信号；作为示例，所述逆变器132为中频逆变器，在实际使用中可根据需要设定频率范围。所述变压器133连接于所述逆变器132的输出端，对三路单相交流信号进行电压转换，输出三相交流输出电压AC OUT；作为示例，所述变压器133为中频变压器，在实际使用中可根据需要设定频率范围。在本实施例中，所述变压器133的输出端还连接一电容C2。在本实施例中，三路H桥结构的输出互差120电角度，在所述变压器133原边彼此电气独立，电压及波形控制针对单相交流信号采用了三套独立的单相控制器，在所述变压器133副边接成星形，输出所要求的三相交流电源；其中，三相交流电源的任一相均可以作为单相电源独立使用，并可适应任意不平衡负载，从而极大的提高了电源的负载适应能力。

需要说明的是，在本实施例中，所述第一PFC模块1311及所述第二PFC模块1312均包括两个三相PFC电路，两个三相PFC电路交错并联，并工作在软开关状态。在实际使用中，可根据需要设置所述三相有源PFC整流器131的结构，不以本实施例为限。

如图3所示，作为示例，所述滤波器134设置于所述上部区域101内，基于所述上部区域101的密闭空间避免外界灰尘和水汽对所述滤波器134的影响和损坏。在实际使用中，可根据需要设置所述滤波器134的位置，不以本实施例为限。

如图3所示，所述三相有源PFC整流器131设置于所述第一腔室102a内，所述第一腔室102a的正面及背面分别设置有相对的第一风扇16a和第一散热孔17a；作为示例，如图1及图5所示，所述第一风扇16a设置于所述正面板上，所述第一散热孔17a设置于所述背面板上，在实际使用中两者位置可互换，能形成风道气流即可。

如图3所示，作为本实用新型的另一种实现方式，所述静变电源机柜1还包括第二散热器12b及第三散热器12c。所述第二散热器12b包括第二散热基板12b1及第二散热翅片12b2，所述第一PFC模块1311贴设于所述第二散热基板12b1的第一表面上，所述第二散热翅片12b2设置于所述第二散热基板12b1的第二表面上。所述第三散热器12c包括第三散热基板12c1及第三散热翅片12c2，所述第二PFC模块1312贴设于所述第三散热基板12c1的第一表面上，所述第三散热翅片12c2设置于所述第三散热基板12c2的第二表面上。作为示例，所述第二散热基板12b1的第一表面与所述第三散热基板12c1的第一表面相对设置，所述第二散热翅片12b2及所述第三散热翅片12c2分别向两侧延伸；所述第二散热基板12b1及所述第三散热基板12c1采用铝基板。所述第一PFC模块1311及所述第二PFC模块1312工作时产生的热量通过各自接触的基板传导至对应翅片，再通过翅片散发到所述第一腔室102a内的空气中，并通过所述第一腔室102a内的空气流通带走热量，实现散热。

如图3～图5所示，所述逆变器132设置于所述第二腔室102b内，并贴设于所述第一散热基板12a1的第一表面上。所述逆变器132的大部分热量通过所述第一散热器12a传递到所述第一腔室102a内，并通过所述第一腔室102a内的空气流通带走热量，实现散热。

如图1～图6所示，所述变压器133设置于所述下部区域103。所述下部区域103的正面及背面分别设置有相对的第二风扇16b和第二散热孔17b；作为示例，所述第二风扇16b设置于所述正面板上，所述第二散热孔17b设置于所述背面板上，在实际使用中两者位置可互换，能形成风道气流即可。

需要说明的是，所述下部区域103的散热孔也可设置在所述两侧面板上。构成所述上部区域及所述第二腔室的柜体上也可设置散热孔，不影响器件正常工作即可。

如图2～图6所示，作为本实用新型的另一种实现方式，所述下部区域103内还设置有电气辅件，所述电气附件包括但不限于三相输入与输出接线端子18a、接触器18b、断路器18c等，在此不一一赘述。作为示例，所述三相输入与输出接线端子18a从所述下部区域103的背面板穿过，以实现所述在所述静变电源机柜1内部和外部的电源传输；所述断路器18c的主体位于所述下部区域103内，所述断路器18c的开关穿过所述上部区域101的正面板，以在所述静变电源机柜1外部实现对所述断路器18c的通断操作，从而控制静变电源是否工作。

综上所述，本实用新型提供一种静变电源机柜，包括：柜体及设置于所述柜体内部的隔板、辅助电路、主电路及第一散热器；所述主电路包括依次连接的三相有源PFC整流器、逆变器及变压器；所述柜体内部从上到下依次通过隔板划分为上部区域、中部区域及下部区域，所述中部区域被隔板划分为左右分布的第一腔室及第二腔室；所述第一散热器包括第一散热基板及第一散热翅片；所述辅助电路设置于密闭的上部区域内；所述三相有源PFC整流器设置于所述第一腔室内；所述第一腔室与所述第二腔室之间的隔板上设置有窗口，所述第一散热基板密封嵌设于所述窗口内；所述逆变器设置于所述第二腔室内，并贴设于所述第一散热基板的第一表面上；所述第一散热翅片设置于所述第一散热基板的第二表面且延伸至所述第一腔室内；所述变压器设置于所述下部区域；所述第一腔室的正面及背面分别设置有相对的第一风扇和第一散热孔。本实用新型的静变电源机柜中系统风道气流主要流过中频变压器、PFC模块的散热器和逆变器的散热器，能大大提高散热效率；不产生热量的设置在密闭空间，不易受到外界环境的影响，耐环境能力强，稳定性高；实现了电子电路的热电分离，系统可靠性高。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种静变电源机柜，其特征在于，所述静变电源机柜至少包括：

2.根据权利要求1所述的静变电源机柜，其特征在于：所述三相有源PFC整流器包括并联的第一PFC模块及第二PFC模块。

3.根据权利要求2所述的静变电源机柜，其特征在于：所述静变电源机柜还包括第二散热器及第三散热器；

4.根据权利要求1-3任意一项所述的静变电源机柜，其特征在于：所述逆变器包括6个IGBT模块，两个IGBT模块构成一H桥结构，三路H桥结构的输入端连接所述三相有源PFC整流器的输出端，输出端分别输出三路单相交流信号。

5.根据权利要求1所述的静变电源机柜，其特征在于：所述柜体包括框架、底部面板、背面板、顶部面板、两侧面板及正面板；所述底部面板及所述背面板焊接在所述框架上；所述顶部面板、所述两侧面板及所述正面板通过紧固件安装在所述框架上。

6.根据权利要求5所述的静变电源机柜，其特征在于：所述静变电源机柜还包括设置于所述正面板上的操作显示面板。

7.根据权利要求1所述的静变电源机柜，其特征在于：所述静变电源机柜还包括设置于所述柜体底部的底轮及设置于所述柜体正面的把手。

8.根据权利要求1所述的静变电源机柜，其特征在于：所述辅助电路包括控制电路、驱动电路、采样电路、显示电路及辅助电源中至少一种。

9.根据权利要求1所述的静变电源机柜，其特征在于：所述下部区域的正面及背面分别设置有相对的第二风扇和第二散热孔。

10.根据权利要求1所述的静变电源机柜，其特征在于：所述主电路还包括连接于所述三相有源PFC整流器输入端的滤波器，所述滤波器设置于所述上部区域内。