CN206559215U - 一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，所述装置包括功率单元、移相变压器、风机及控制柜，并集成安装在一个柜体内，所述柜体分为前、后室，所述前、后室采用风隔板隔开，前室安装有若干功率单元，后室左右分为变压器腔室和控制柜腔室，所述移相变压器、控制柜分别内置于变压器腔室和控制柜腔室，所述柜体顶部设置有风机。本实用新型的整体结构设计中将变流器的各大部件集成安装在一个柜子里，使得空间利用率最大化，提高可靠性，降低成本和设备占地空间。

Description

一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，特别涉及一种应用于风机，泵类负荷调节***中的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置。

背景技术

目前，高压大功率变频器经过了多年的发展，从技术和市场来看都趋于成熟。近年来，由于众多厂家的加入，导致目前的市场竞争更加激烈。高压变频器将向着高性能、高可靠性、低价格的方向发展。但是在小容量产品上，唯有推出性价比更高的产品，才能为未来的产品推广应用带来更加广阔的前景，国内装机的总台数会因为总体价格的下降而激增。现有产品的技术和性能特点都未在众多的变频器厂家中脱颖而出，单从设备结构来说，现有产品是控制柜，单元逆变柜，移相变压器柜和旁通柜各个柜体单独装配，最终拼柜在一起。在现有严峻的市场形势下，开发更高性能，成本更低的产品势在必行，那么在现有结构上进行整合便是个很好的途径，这些柜体中，只有变压器和功率单元需要通风散热，而控制柜和旁通柜不需要通风散热，旁通柜也是可以根据用户需求来选配的，结合这些考虑，若除开旁通柜，把剩余3个柜体全部整合在一起，变成一个柜体，那就可以节省更多的空间，还可以共享散热风机资源，对于低成本和高可靠性上跨了一大步。那么整合三个柜体有什么难度呢，首先一个就是散热问题，由于变压器和功率单元都需要散热，但所需要的散热功率是不同的，如何分配风量来进行散热就是一个难点，需要调整变压器的风隔板来找到最佳分配位置；第二，结构上的紧凑使得装配工艺难度增加，装配的先后顺序等也提出了更高的要求，设备在装配完成后就不能直接观察到变压器二次侧接线情况，对于检修维护来说难度较大。第三，功率单元，移相变压器，控制柜整合在一个柜体里面，这三者质量差异大，匹配不同质量的变压器，设备整体重心点也会产生变化，排布上又不对称时，怎么保持整体吊装的平衡又是一个问题。

实用新型内容

参照我公司已成功研发的历代变流器，以及使用高压变频器多年积累的技术基础，为解决背景技术中存在的问题，我们研发出新一代的用于级联式高压大功率变流器的结构装置。

本实用新型技术方案如下：

一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：所述装置包括功率单元、移相变压器、风机及控制柜，并集成安装在一个柜体内，所述柜体分为前、后室，所述前、后室采用风隔板隔开，前室安装有若干功率单元，后室左右分为变压器腔室和控制柜腔室，所述移相变压器、控制柜分别内置于变压器腔室和控制柜腔室，所述柜体顶部设置有风机。

进一步的，所述变压器腔室内预留有与功率单元共享的整体风道，功率单元的风道通过散热器、风隔板开孔通向整体风道。

进一步的，所述控制柜腔室为独立腔室，并与整体风道隔离。

进一步的，所述功率单元与移相变压器通过电缆连接，所述电缆一端与移相变压器的二次侧出线端焊接，另一端与功率单元的进线铜排采用螺钉连接；所述电缆连接后放置于整体风道中。

进一步的，所述柜体底部布置有若干可伸缩吊装点。

进一步的，移相变压器外部线圈高度的2/3处设置有围绕移相变压器外部线圈的横向隔板，所述横向隔板与移相变压器外部线圈之间形成狭缝。

进一步的，移相变压器外部线圈高度的1/3处设置有围绕移相变压器外部线圈的横向隔板，所述横向隔板与移相变压器外部线圈之间形成狭缝。

进一步的，所述狭缝的宽度为2cm至3cm。横向隔板与变压器外部线圈之间的狭缝在2cm至3cm时，外部线圈表面风速比没有横向隔板时风速可提高2至3倍。

进一步的，所述柜体前后都开有进风口，并在进风口位置设置百叶窗，所述百叶窗设置有滤网，所述滤网含有阻燃聚氨酯海绵；前门百叶窗面积远大于每一功率单元对应的前门板上设置的进风口面积；后门进风口设置在靠近变压器腔室底部的后门板上，百叶窗面积远大于移相变压器内部线圈进风口面积。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

现有技术，功率单元一个柜体，移相变压器一个柜体，控制柜一个柜体，最后三个柜体拼柜成为一个设备，本实用新型的整体结构设计为功率单元、移相变压器以及控制柜全部合成为一个柜体，比起现有技术，设备的空间利用率极高，设备占地面积小，成本显著降低。

在大型电力电子设备中，电子元器件随着温度的升高，寿命会降低，失效率会增大，前部腔室的冷风从前门的百叶窗流经功率单元散热器后，将功率器件的热损耗功率带出来变为热风汇总到后部整体风道中，后部腔室的冷风从后门的变压器底部进入流经内部线圈直至出风口，还有一部分流经变压器外表面并与功率器件带出来的热风汇集到后部整体风道中，由顶部风机将热风带出柜体外部排入大气中，该结构装置中功率单元与变压器共用整体风道的设计使得所有热源散热方式为并联散热，有效提高了风机的利用率。

在变压器二次侧与功率单元连接部分，现有情况是电缆两端都采用螺钉连接，维护检修量较大，本实用新型中变压器二次侧出线端与电缆一端采用焊接形式，电缆另一端与功率单元进线铜排采用螺钉连接，维护检修量减少一半，可靠性提高一倍，并且直接对变压器线圈与电缆连接处采用焊接形式，设备整体装配好之后，不用在检查连接处是否松动。

在设备整体吊装方面，现有技术为三个柜体，需要分别吊装三次，才能完成包装发运，设备到现场也同样需要分别吊装三次才能完成，设备就位后，还需要进行多柜的拼装及跨柜走线，完成后要需要二次检查线路是否连接正确；本实用新型仅仅需要吊装一次就能包装发运，内部连线在厂内已经完成，到现场无需再次连接内部线缆，提高了厂内及现场的工作效率及可靠性；同时三合一柜体采用整体设备包装发货安装，在底部设置若干伸缩吊点可以调节应对重心偏心程度。

移相变压器在自然冷却的时候，外部线圈温度最高点出现在线圈的2/3处，在变压器线圈高度的2/3处设置横向隔板，狭缝效应使得变压器外部线圈表面风速提高，在变压器线圈1/3的高度处设置横向隔板，使用风道导流让更多移相变压器入风口冷风进入移相变压器内部线圈，进而提高内部线圈风速，从而提高散热能力。

附图说明

图1为本实用新型的正视图。

图2为本实用新型的背视图。

图3为本实用新型去前门板图。

图4为本实用新型去后门板图。

图5为本实用新型内部结构图。

图6为本实用新型俯视横截面图。

其中，图中标记：1为移相变压器，2为控制柜，3为风机，4为百叶窗，5为吊装点，6为人机界面，7为串联铜排，8为绝缘杠，9为功率单元，10为风隔板，11为散热器，12为电缆，13为移相变压器的二次侧，14为横向隔板，15为进风口。

具体实施方式

以下结合附图进一步对本实用新型涉及的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置进行描述。在装配此设备时，装配工艺尤为重要，需将柜体底座就位后，首先将移相变压器和控制柜单独吊装到底座上安装，然后将柜体框架从上部吊装套入移相变压器和控制柜，在用螺钉将框架与底座连接，并依次在框架内部从前到后，从上到下搭接绝缘杠，风隔板，然后将功率单元推入绝缘杠上，最后在柜顶安装风机。

如图1所示，本实用新型的变流器单元设备放置在柜体内，设备的通风方式为水平通风，冷风从前门上的百叶窗4进入柜内，并行经过多个功率单元的散热器叶片，汇集到柜体后部风道内，在由顶部风机3抽出。

如图2所示，移相变压器从后门上的百叶窗4进入变压器线圈内部及外部，外部线圈的风与经过功率单元散热器的风汇合后由柜体顶部风机3将热风抽出，内部线圈的风直接从线圈顶部抽出。柜体后部左边为控制室，控制室是独立腔室，与移相变压器及功率单元的风道隔开，设备的人机界面6窗口设置在控制室门面板上，柜体后部右边为变压器室的进风口，进风口面积远大于变压器内部线圈进风面积。

如图3所示，柜内前部有若干层绝缘杠8，每层并列排布若干个功率单元9，每个功率单元9之间用串联铜排7连接，与后部使用风隔板10隔开，只有单元上的散热器11叶片可以通向后部风道，风机运行时向外抽风，使得柜体内风道形成负压，将电子器件的热量由散热器11的散热片表面冷风带出，达到风冷的效果。

如图4所示，柜内后部分为左右腔室，左边是控制柜2腔室，右边是移相变压器1腔室，并在移相变压器1周围设置风隔板10，使得风隔板10与变压器外部线圈之间形成狭缝效应来提高变压器底部线圈入风口风速和线圈外部表面风速，更加高效率的将变压器热量带出。

如图5所示，柜体前后百叶窗位置为进风口15，前面入口的冷风流经各个功率单元9的散热器11汇集到后部，与移相变压器1靠近功率单元9一侧的外部线圈的风混合向顶部出风，后面入口的冷风流经移相变压器1内部线圈和远离功率单元9一侧的外部线圈向顶部出风，前后形成并联风路。

如图6所示，此图为设备整体俯视图，功率单元9，控制柜2，移相变压器1分别分布在底座上，底座上前后各有5个吊装点5，根据放置不同重量的变压器，可以调节起吊点以保证重心平稳起吊。

对于具体实施方式的理解的描述仅仅是为帮助理解本实用新型，而不是用来限制本实用新型的。本领域技术人员均可以利用本实用新型的思想进行一些改动和变化，只要其技术手段有脱离本实用新型的思想和要点，仍然在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：所述装置包括功率单元（9）、移相变压器（1）、风机（3）及控制柜（2），并集成安装在一个柜体内，所述柜体分为前、后室，所述前、后室采用风隔板（10）隔开，前室安装有若干功率单元（9），后室左右分为变压器腔室和控制柜腔室，所述移相变压器（1）、控制柜（2）分别内置于变压器腔室和控制柜腔室，所述柜体顶部设置有风机（3）。

2.根据权利要求1所述的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：所述变压器腔室内预留有与功率单元（9）共享的整体风道，功率单元（9）的风道通过散热器（11）、风隔板（10）开孔通向整体风道。

3.根据权利要求2所述的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：所述控制柜（2）腔室为独立腔室，并与整体风道隔离。

4.根据权利要求1所述的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：所述功率单元（9）与移相变压器（1）通过电缆（12）连接，所述电缆（12）一端与移相变压器的二次侧（13）出线端焊接，另一端与功率单元（9）的进线铜排采用螺钉连接；所述电缆（12）连接后放置于整体风道中。

5.根据权利要求1所述的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：所述柜体底部布置有若干可伸缩吊装点（5）。

6.根据权利要求1所述的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：移相变压器（1）外部线圈高度的2/3处设置有围绕移相变压器（1）外部线圈的横向隔板（14），所述横向隔板（14）与移相变压器（1）外部线圈之间形成狭缝。

7.根据权利要求6所述的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：移相变压器（1）外部线圈高度的1/3处设置有围绕移相变压器（1）外部线圈的横向隔板（14），所述横向隔板（14）与移相变压器（1）外部线圈之间形成狭缝。

8.根据权利要求6或7任一所述的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：所述狭缝的宽度为2cm至3cm。

9.根据权利要求1所述的一种用于级联式高压大功率变流器的结构装置，其特征在于：所述柜体前后都开有进风口（15），并在进风口位置设置百叶窗（4），所述百叶窗（4）设置有滤网，所述滤网含有阻燃聚氨酯海绵；前门百叶窗（4）面积远大于每一功率单元（9）对应的前门板上设置的进风口（15）面积；后门进风口（15）设置在靠近变压器腔室底部的后门板上，百叶窗（4）面积远大于移相变压器（1）内部线圈进风口面积。