DE202014100720U1

DE202014100720U1 - Silencer and inverter with silencer

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Publication number: DE202014100720U1
Application number: DE202014100720.2U
Authority: DE
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2024-02-19

Abstract

Schalldämpfer (2) zur Reduzierung einer Schallemission eines Wechselrichters (1) durch eine Lüftungsöffnung (13, 11) in einer Gehäusewand (10) des Wechselrichters (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (2) einen Einlass (21) und einen Auslass (22) aufweist, die durch einen Luftkanal (23) miteinander verbunden sind, wobei Innenwände des Luftkanals (23) mit schalldämmenden Material (24) verkleidet sind, wobei in einem am Wechselrichter (1) montierten Zustand des Schalldämpfers (2) der Einlass (21) die Lüftungsöffnung (13, 11) vollständig abdeckt, sich der Luftkanal (23) parallel zur Gehäusewand (10) erstreckt, und der Auslass (22) Ablenkelemente (25) für einen Luftstrom durch den Schalldämpfer (2) aufweist, so dass der austretende Luftstrom in Bodenrichtung abgelenkt wird.A silencer (2) for reducing a noise emission of an inverter (1) through a ventilation opening (13, 11) in a housing wall (10) of the inverter (1), characterized in that the silencer (2) has an inlet (21) and an outlet (22), which are interconnected by an air duct (23), wherein inner walls of the air duct (23) are clad with sound-absorbing material (24), wherein in a mounted on the inverter (1) state of the muffler (2) of the inlet ( 21) completely covers the ventilation opening (13, 11), the air duct (23) extends parallel to the housing wall (10), and the outlet (22) has baffles (25) for an air flow through the muffler (2), so that the escaping air flow is deflected in the ground direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere zur Dämpfung von aus einer Lüftungsöffnung eines Wechselrichtergehäuses austretendem Schall. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Wechselrichter mit einem solchen Schalldämpfer.The invention relates to a silencer, in particular for damping sound emerging from a ventilation opening of an inverter housing. Furthermore, the invention relates to an inverter with such a silencer.

In photovoltaischen (PV) Anlagen wird Sonnenlicht in elektrische Leistung mit Hilfe von Solarzellen umgesetzt. Zur Einspeisung der so gewonnenen Leistung in ein Wechselstromnetz ist eine Umwandlung der von den Solarzellen als Gleichspannung bereitgestellten Leistung in Wechselspannung erforderlich. Hierzu werden Wechselrichter verwendet. Bei Freiflächenanlagen sind die umzuwandelnden Leistungen derart hoch, dass sogenannte Zentralwechselrichter eingesetzt werden, die ein Gehäuse umfassen, das auf einer Betonstation montiert ist. Zur Kühlung der Leistungskomponenten im Inneren des Wechselrichters wird ein Luftstrom durch eine Einlassöffnung in das Gehäuse eingeleitet, an den Leistungskomponenten vorbeigeführt und anschließend durch eine Auslassöffnung wieder aus dem Gehäuse herausgeleitet. Einige der zu kühlenden Leistungskomponenten, beispielsweise Induktivitäten, emittieren während des Betriebs neben der Abwärme auch Schall. Dieser Schall kann insbesondere bei Zentralwechselrichtern im hörbaren, mittleren Frequenzbereich liegen und eine Lärmemission verursachen, die in der unmittelbaren Umgebung als unangenehm empfunden wird. Insbesondere wenn der Wechselrichter sich in der Nähe von bewohnten Gebäuden befindet, können die hörbaren taktfrequenten Geräusche unter Umständen zu Beschwerden gegen den Betrieb der PV-Anlage führen.In photovoltaic (PV) systems, sunlight is converted into electrical power with the help of solar cells. In order to feed the power thus obtained into an alternating current network, a conversion of the power provided by the solar cells as a direct voltage into alternating voltage is required. Inverters are used for this purpose. For ground-mounted systems, the powers to be converted are so high that so-called central inverters are used which comprise a housing mounted on a concrete station. To cool the power components inside the inverter, an air flow is introduced into the housing through an inlet opening, past the power components, and then out of the housing through an outlet opening. Some of the power components to be cooled, such as inductors, also emit sound during operation in addition to the waste heat. Especially with central inverters, this sound can be in the audible, medium frequency range and cause a noise emission that is perceived as unpleasant in the immediate environment. In particular, if the inverter is located in the vicinity of inhabited buildings, the audible clock frequency noises may lead to complaints against the operation of the PV system.

Die Erhöhung der Taktfrequenz, und somit die Verlegung der Schallemission in den nichthörbaren Bereich gestaltet sich bei großen Wechselrichtern als schwierig. Die durch schnelleres Schalten hervorgerufenen höheren Verluste führen zu einer signifikanten Verringerung des Wirkungsgrades und erhöhtem Aufwand bei der Kühlung. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schalldämpfer zur effektiven Reduzierung der Schallemission aus Wechselrichtern bereit zu stellen, beziehungsweise einen Wechselrichter aufzuzeigen, dessen Schallemission ausreichend niedrig ist.Increasing the clock frequency, and thus the laying of the sound emission in the inaudible range is difficult for large inverters. The faster losses caused by faster switching lead to a significant reduction in efficiency and increased cooling costs. It is therefore an object of the invention to provide a silencer for effectively reducing the noise emission from inverters, or to show an inverter whose sound emission is sufficiently low.

Die Erfindung wird gelöst durch einen Schalldämpfer mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1, sowie durch einen Wechselrichter gemäß des Anspruches 6. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The invention is solved by a silencer having the features of independent claim 1, as well as by an inverter according to claim 6. Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein Schalldämpfer zur Reduzierung einer Schallemission eines Wechselrichters durch eine Lüftungsöffnung in einer Gehäusewand des Wechselrichters, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer einen Einlass und einen Auslass aufweist, die durch einen Luftkanal miteinander verbunden sind, wobei Innenwände des Luftkanals mit schalldämmenden Material verkleidet sind. In einem am Wechselrichter montierten Zustand des Schalldämpfers ist der Einlass die Lüftungsöffnung vollständig abdeckt, der Luftkanal erstreckt sich parallel zur Gehäusewand und der Auslass weist Ablenkelemente für einen Luftstrom durch den Schalldämpfer auf, so dass der austretende Luftstrom vom Wechselrichter weg oder in Bodenrichtung gelenkt wird. Der Auslass kann hierbei durch ein Gitter gegen das Eindringen von Fremdkörpern geschützt sein.According to the invention, a silencer for reducing a noise emission of an inverter through a ventilation opening in a housing wall of the inverter, characterized in that the silencer has an inlet and an outlet, which are interconnected by an air duct, wherein inner walls of the air duct are covered with sound-absorbing material. In an inverter-mounted state of the muffler, the inlet completely covers the vent, the air duct extends parallel to the housing wall, and the outlet has baffles for airflow through the muffler, directing the outgoing airflow away from the inverter or in the bottom direction. The outlet can be protected by a grid against the ingress of foreign bodies.

Die Innenwände des Schalldämpfers können Luftleitbleche aufweisen, die in den Luftkanal hineinragen. Die Luftleitbleche können ebenfalls mit schalldämmendem Material verkleidet sein. Die Wände des Luftkanals, insbesondere die Innenwände, können ebenfalls aus Blech, insbesondere Weißblech, Aluminium, Zinkblech oder anderen industrieüblichen Blecharten, geformt sein.The inner walls of the muffler may have baffles that protrude into the air duct. The baffles may also be clad with sound-absorbing material. The walls of the air duct, in particular the inner walls, may also be formed of sheet metal, in particular tinplate, aluminum, zinc sheet or other industrial types of sheet metal.

Bevorzugt ist eine Ausdehnung des Luftkanals parallel zur Gehäusewand in Richtung des Luftstromes mindestens einen Faktor 3 größer als eine Ausdehnung des Luftkanals senkrecht zur Gehäusewand. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein durch den Einlass eintretender Schall im Bereich des Luftkanals ausreichend absorbiert wird, um die gewünschte schalldämmende Wirkung zu erreichen.Preferably, an extension of the air duct parallel to the housing wall in the direction of the air flow is at least a factor of 3 greater than an extension of the air duct perpendicular to the housing wall. This ensures that a sound entering through the inlet in the region of the air duct is sufficiently absorbed in order to achieve the desired sound-damping effect.

Bei einem erfindungsgemäßen Wechselrichter ist an einem seiner Lüftungsöffnungen ein vorbeschriebener Schalldämpfer angebracht. Hierdurch wird Schall, der im Inneren des Wechselrichters erzeugt wird und durch eine Auslassöffnung austritt, mithilfe des Schalldämpfers effektiv gedämpft, so dass die Schallemission des Wechselrichters maßgeblich reduziert wird. Bevorzugt wird der Schalldämpfer an einer Luftauslassöffnung des Wechselrichters angebracht. Die Luftauslassöffnung kann hierbei am unteren Ende einer Gehäusewand des Wechselrichters angeordnet sein.In an inverter according to the invention, a prescribed silencer is mounted on one of its ventilation openings. As a result, sound generated inside the inverter and exiting through an exhaust port is effectively damped by the muffler, so that the noise emission of the inverter is significantly reduced. Preferably, the muffler is attached to an air outlet opening of the inverter. The air outlet opening may in this case be arranged at the lower end of a housing wall of the inverter.

Zur Verbesserung der Dämpfungswirkung und Verringerung des Strömungswiderstandes des Schalldämpfers weist der Wechselrichter ein Luftleitelement auf, welches aus der Luftauslassöffnung in den Luftkanal des Schalldämpfers hineinragt. Das Luftleitelement ist bevorzugt derart geformt, dass es einen durch die Luftauslassöffnung hindurchströmenden Luftstrom in eine auslassseitige Richtung des Luftkanals ablenkt. Das Luftleitelement kann Teil einer Schublade sein, die aus dem Wechselrichter herausziehbar ist. Die Schublade kann hierbei weitere Bereiche aufweisen, die mit schalldämmendem Material verkleidet sind.To improve the damping effect and reduce the flow resistance of the muffler, the inverter has an air guide element, which projects from the air outlet opening into the air duct of the muffler. The air guide element is preferably shaped such that it deflects an air flow flowing through the air outlet opening in an outlet-side direction of the air channel. The spoiler can be part of a drawer that can be pulled out of the inverter. The drawer may in this case have further areas, which are clad with sound-absorbing material.

Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren dargestellt, von denen In the following the invention is illustrated by means of figures, of which

1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wechselrichter mit montiertem Schalldämpfer, 1 a cross section through an inverter according to the invention with mounted muffler,

2 eine perspektivische Ansicht eines Wechselrichters, eines Schalldämpfer und einer Schublade gemäß der Erfindung und 2 a perspective view of an inverter, a silencer and a drawer according to the invention and

3 eine Ausführungsform einer Seitenwand eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers mit Luftleitelementen zeigt 3 shows an embodiment of a side wall of a silencer according to the invention with air guide elements

1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Wechselrichters 1, der in einem Gehäuse mit Wänden 10 untergebracht ist. Zur Kühlung tritt Luft in eine Einlassöffnung 11 in das Innere des Wechselrichters 1 hinein, und folgt Hauptluftpfad 12 entlang einer Anzahl von leistungselektronischen Komponenten des Wechselrichters 1, insbesondere einer Drossel 15, bevor die Luft an einer Auslassöffnung 13 das Gehäuse des Wechselrichters 1 wieder verlässt. Zur Verbesserung des Luftflusses ist am Boden des Wechselrichters 1 eine Schublade 14 angebracht, in die Elemente enthält, die den Luftstrom in Richtung der Auslassöffnung 13 leiten. Gleichzeitig sammelt sich Schmutz, der zum Beispiel durch die Einlassöffnung 11 in das Innere des Wechselrichters 1 gelangt ist, in dieser Schublade 14. 1 shows a cross section of an inverter according to the invention 1 in a housing with walls 10 is housed. For cooling, air enters an inlet opening 11 into the interior of the inverter 1 in, and follow main air path 12 along a number of power electronic components of the inverter 1 , in particular a throttle 15 before the air at an outlet opening 13 the housing of the inverter 1 leaves again. To improve the air flow is at the bottom of the inverter 1 a drawer 14 mounted in the elements that contain the airflow towards the outlet opening 13 conduct. At the same time dirt collects, for example through the inlet opening 11 into the interior of the inverter 1 has arrived, in this drawer 14 ,

Ein Schalldämpfer 2 ist so an der Wand 10 des Wechselrichters 1 angebracht, dass sein Einlass 21 die Auslassöffnung 13 des Wechselrichters 1 vollständig abdeckt. Der durch den Einlass 21 eintretende Luftstrom wird durch einen Luftkanal 23, der parallel zur Wand 10 verläuft, in Richtung eines Ausschlusses 22 geleitet, an der die Luft den Schalldämpfer 2 verlässt. Der Auslass 22 ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass der Luftstrom den Schalldämpfer 2 in Bodenrichtung verlässt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass Niederschlag nicht in den Schalldämpfer 2 eindringen kann. Der Auslass 22 kann vorzugsweise zusätzlich ein Gitter aufweisen, um das Eindringen von Festkörpern oder Ungeziefer in das Innere des Schalldämpfers zu verhindern.A silencer 2 it's on the wall 10 of the inverter 1 attached that his inlet 21 the outlet opening 13 of the inverter 1 completely covers. The one through the inlet 21 incoming airflow is through an air duct 23 , which is parallel to the wall 10 runs, in the direction of an exclusion 22 passed, at which the air the muffler 2 leaves. The outlet 22 is preferably oriented so that the air flow to the muffler 2 leaves in the direction of the ground. In this way it is ensured that precipitation is not in the muffler 2 can penetrate. The outlet 22 may preferably additionally have a grid to prevent the ingress of solids or vermin into the interior of the muffler.

Die Innenwände des Schalldämpfers 2 sind zumindest im Bereich des Luftkanals 23 mit schalldämmenden Material 24 verkleidet, so dass Schallemissionen aus dem Inneren des Wechselrichters 1, die über die Eintrittsöffnung 21 in den Schalldämpfer 2 gelangen, effektiv gedämpft werden. Am oberen Ende des Schalldämpfers 2 sind Ablenkelemente 25 angebracht, die den Luftstrom am Ende des Luftkanals 23 in Richtung der Austrittsöffnung 22 ablenken. Der Schalldämpfer kann im Bereich der Ablenkelemente 25 Abschnitte aufweisen, die nicht mit schalldämmendem Material verkleidet sind.The interior walls of the silencer 2 are at least in the area of the air duct 23 with sound-absorbing material 24 clad so that noise emissions from inside the inverter 1 that pass over the entrance 21 in the muffler 2 get effectively steamed. At the top of the muffler 2 are deflecting elements 25 attached to the airflow at the end of the air duct 23 in the direction of the outlet opening 22 distracted. The muffler may be in the range of baffles 25 Have sections that are not clad with sound-absorbing material.

2 zeigt eine perspektivische Anordnung eines Wechselrichters 1, eines Schalldämpfers 2 und eine Schublade 14 in einer Darstellung, in der diese Elemente voneinander getrennt sind. Die Schublade 14 weist an einem vorderen Ende ein Luftleitelement 16 auf, das in den Einlass 21 des Schalldämpfers 2 hineinragt, wenn die Schublade vollständig in die entsprechende Führungsschienen am unteren Ende des Wechselrichters 1 eingeschoben ist. Das Luftleitelement 16 ist vorzugsweise leicht nach oben gebogen und weist seitlich Nasen auf. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Montageflächen des Schalldämpfers 2 an der Wand 10 im Bereich des Einsatzes 21 vom Luftstrom getrennt werden, was einen Austritt von Schall in diesem Bereich merklich reduziert. Gleichzeitig kann das Luftleitelement 16 im vorderen Bereich leicht nach oben gebogen sein, so dass der durch den Einlass 21 in den Schalldämpfer 2 eintretende Luftstrom in Richtung des Luftkanals 23, also nach oben, abgelenkt wird. Hierdurch wird eine Reduzierung des Strömungswiderstandes durch den Schalldämpfer 2 erreicht. Gleichzeitig erleichtert diese Formgebung das Einführen der Schublade 14. 2 shows a perspective arrangement of an inverter 1 , a silencer 2 and a drawer 14 in a representation in which these elements are separated from each other. The drawer 14 has an air guide at a front end 16 on that in the inlet 21 of the muffler 2 protrudes when the drawer is completely in the corresponding guide rails at the bottom of the inverter 1 is inserted. The air guide 16 is preferably slightly bent upwards and has lugs on the side. In this way it is achieved that the mounting surfaces of the muffler 2 on the wall 10 in the field of use 21 be separated from the air flow, which significantly reduces the escape of sound in this area. At the same time, the air guide 16 slightly bent upwards in the front area, so that through the inlet 21 in the muffler 2 incoming air flow in the direction of the air duct 23 , so to the top, is distracted. This will reduce the flow resistance through the muffler 2 reached. At the same time, this shaping facilitates the insertion of the drawer 14 ,

Die Schublade 14 kann weitere Bereiche enthalten, die mit schalldämmendem Material ausgekleidet sind. Insbesondere kann das Anbringen von schalldämmendem Material im Bereich einer Nut 17 das Austreten von Schall an dieser Stelle des Wechselrichtergehäuses deutlich reduzieren.The drawer 14 may contain other areas that are lined with sound-absorbing material. In particular, the attachment of sound-absorbing material in the region of a groove 17 significantly reduce the leakage of sound at this point of the inverter housing.

In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Schalldämpfers 2 weist die Rückwand 26 des Schalldämpfers 2 Luftleitbleche 30 auf, die in den Luftkanal 23 hineinragen. Die Luftleitbleche 30 können ebenfalls mit schalldämmendem Material verkleidet sein. Die der Rückwand gegenüberliegende Wand des Schalldämpfers kann weitere Luftleitbleche 30 aufweisen, die gegenüber diesen vorzugsweise versetzt angeordnet sind. Durch diese Luftleitbleche 30 kann erreicht werden, dass der durch den Einlass 21 eintretende Schall zumindest teilweise reflektiert wird, so dass die schalldämmende Wirkung des Schalldämpfers 2 verbessert wird.In an embodiment of the silencer according to the invention 2 has the back wall 26 of the muffler 2 baffles 30 on that in the air duct 23 protrude. The baffles 30 can also be clad with sound-absorbing material. The rear wall of the opposite wall of the muffler can further baffles 30 have, which are preferably arranged offset relative to these. Through these baffles 30 can be achieved by the inlet 21 incoming sound is at least partially reflected, so that the sound-absorbing effect of the muffler 2 is improved.

Das schalldämmende Material kann vorzugsweise als flächige Matte ausgebildet sein und eine Oberflächentextur aufweisen, die eine diffuse Schallreflexion verursacht. Das Dämpfungsmaterial kann beispielsweise offenporigen oder geschlossenporigen Schaumstoff oder ein faserartiges Material wie Vlies aufweisen.The sound-insulating material may preferably be formed as a flat mat and have a surface texture that causes a diffuse sound reflection. The damping material may, for example, have open-pore or closed-cell foam or a fibrous material such as fleece.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wechselrichter inverter
22: Schalldämpfer silencer
1010: Wand wall
1111: Einlassöffnung inlet port
1212: Hauptluftpfad Main air path
1313: Auslassöffnung outlet
1414: Schublade drawer
1515: Drossel throttle
1616: Luftleitelement air guide
2121: Einlass inlet
2222: Auslass outlet
23 23: Luftkanalair duct
2424: schalldämmendes Material sound insulating material
2525: Ablenkelement deflector
2626: Rückwand rear wall
30 30: LuftleitblechAir baffle

Claims

Silencer ( 2 ) for reducing a noise emission of an inverter ( 1 ) through a ventilation opening ( 13 . 11 ) in a housing wall ( 10 ) of the inverter ( 1 ), characterized in that the silencer ( 2 ) an inlet ( 21 ) and an outlet ( 22 ) through an air duct ( 23 ) are interconnected, wherein inner walls of the air duct ( 23 ) with sound-absorbing material ( 24 ), wherein in one of the inverters ( 1 ) mounted state of the muffler ( 2 ) the inlet ( 21 ) the ventilation opening ( 13 . 11 ) completely covers the air duct ( 23 ) parallel to the housing wall ( 10 ), and the outlet ( 22 ) Deflecting elements ( 25 ) for a flow of air through the muffler ( 2 ), so that the exiting air flow is deflected in the ground direction.

Silencer ( 2 ) according to claim 1, wherein the inner walls comprise baffles ( 30 ), which are in the air duct ( 23 protrude).

Silencer ( 2 ) according to one of claims 1 and 2, wherein the outlet ( 22 ) has a grid.

Silencer ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein an extension of the air channel ( 23 ) parallel to the housing wall ( 10 ) in the direction of the air flow at least a factor of 3 greater than an extension of the air channel ( 23 ) perpendicular to the housing wall ( 10 ).

Silencer ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the inner walls of the air duct ( 23 ) are formed of sheet metal.

Inverter ( 1 ), at the ventilation opening ( 13 . 11 ) a silencer ( 2 ) is attached according to one of the preceding claims.

Inverter ( 1 ) according to claim 6, wherein the ventilation opening ( 13 . 11 ) an outlet opening ( 13 ).

Inverter ( 1 ) according to one of claims 6 and 7, wherein the ventilation opening ( 13 ) at the lower end of a housing wall ( 10 ) of the inverter ( 1 ) is arranged.

Inverter ( 1 ) according to one of claims 6 to 8, wherein the inverter ( 1 ) an air guiding element ( 16 ), which from the ventilation opening ( 13 . 11 ) in the air duct ( 23 ) of the muffler ( 2 ) protrudes.

Inverter ( 1 ) according to claim 9, wherein the air guiding element ( 16 ) is shaped such that it passes through the ventilation opening ( 13 . 11 ) flowing air flow in an outlet-side direction of the air channel ( 23 ) distracts.

Inverter ( 1 ) according to one of claims 9 and 10, wherein the air guiding element ( 16 ) Part of a drawer ( 14 ), which is from the inverter ( 1 ) is removable.

Inverter ( 1 ) according to any one of claims 11, wherein the drawer ( 14 ) Has areas with sound-absorbing cladding.