TWI511654B - 大功率機櫃散熱系統及靜止無功補償系統 - Google Patents

大功率機櫃散熱系統及靜止無功補償系統 Download PDF

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Description

大功率機櫃散熱系統及靜止無功補償系統
本發明涉及一種大功率機櫃散熱系統及靜止無功補償系統。
在大功率IGBT、電抗器和其它發熱組件的機櫃散熱系統中，由於元器件在工作過程中散發大量熱量，如果不能及時散熱，則容易造成由於溫度過高而導致元器件損壞，因此，發熱組件的佈局以及風道的合理設計變得非常重要。
請參見圖1，傳統大功率機櫃散熱系統包括：機櫃1-6、形成於機櫃1-6內的第一風道1-9、放置在第一風道1-9內的第一風機1-8和第一發熱組件1-10。其中，第一風道1-9具有第一進風口1-11和第一出風口1-7，第一進風口1-11設置在機櫃1-6的側面，第一出風口1-7設置在機櫃1-6的頂面。第一風機1-8的出風口背對著第一發熱組件1-10，並且第一風機1-8位於機櫃1-6的頂部。
因此，在第一風機1-8對第一發熱組件1-10進行散熱的過程中，空氣先流過第一發熱組件1-10，然後再流過第一風機1-8，即第一風機1-8通過吸風的方式對第一發熱組件1-10進行散熱。由於空氣流過第一發熱組件1-10後溫度升高，溫度較高的空氣流過第一風機1-8時將影響第一風機1-8的使用壽命，並且由於第一風機 1-8安裝在機櫃1-6的頂部，造成散熱系統的噪音較大。
當散熱系統還存在其它發熱組件時，通常這些發熱組件不與第一發熱組件1-10共用一個風道，需另外設置風道給其它次要發熱組件散熱，這時，在機櫃1-6內形成有第二風道1-4，第二風道1-4具有第二進風口1-12和第二出風口1-1，第二進風口1-12設置在機櫃1-6的底部側面，第二出風口1-1設置在機櫃1-6的頂面。其它次要發熱組器件，如第二發熱組件1-5、第三發熱組件1-3設置在第二風道1-4內，由設置在第二風道1-4內的第二風機1-2來給第二發熱組件1-5和第三發熱組件1-3散熱。如圖1所示，第二發熱組件1-5、第三發熱組件1-3位於第二風機1-2的下方，並背對著第二風機1-2的出風口。同樣，由於第二風機1-2吸入空氣的溫度較高，其壽命也會受到影響。另外，且第二風機1-2位於機櫃1-6的頂部，同樣會造成散熱系統噪音大的問題。
本發明的目的即在於提供一種噪音小，且有利於提高風機壽命的大功率機櫃散熱系統及靜止無功補償系統。
本發明的一種大功率機櫃散熱系統，包括機櫃、至少一個形成於機櫃內的且設置第一開口和第二開口的主風道，每個主風道內安裝有第一發熱組件、第二發熱組件和至少一個第一風機，第一風機設置在所述第一發熱組件和第二發熱組件之間，並且第一風機的出風口朝向第一發熱組件，主風道氣流由主風道的所述第一開口流經第二發熱組件，再依次經第一風機的入風口和出風口、第一發熱組件後通過主風道的第二開口排出機櫃。
根據本發明的一實施方式，第一發熱組件的發熱量大於第二發熱組件的發熱量。
根據本發明的一實施方式，第一發熱組件包括殼體和設置在殼體內的散熱器，第一風機的出風口處與散熱器的殼體密封連接。
根據本發明的一實施方式，大功率機櫃散熱系統還包括導風管，導風管設置於散熱器的殼體與主風道的第二開口之間，且導風管與散熱器的殼體為密封連接，經散熱器的氣流經導風管引至第二開口排出。
根據本發明的一實施方式，主風道的第二開口設置於機櫃遠離機櫃放置的地面的機櫃頂部和/或機櫃側面。
根據本發明的一實施方式，主風道的第一開口設置於機櫃靠近機櫃放置的地面的機櫃底部和/或機櫃側面。
根據本發明的一實施方式，第一風機是變頻風機。
根據本發明的一實施方式，第一風機的數量為多個。
根據本發明的一實施方式，複數個第一風機呈鏡像對稱排列。
根據本發明的一實施方式，大功率機櫃散熱系統還包括至少一設置在機櫃內與主風道隔離的輔助風道，輔助風道設有第三開口和第四開口，輔助風道內設有至少一個第三發熱組件和給至少一個第三發熱組件散熱的至少一台第二風機，輔助風道氣流經第三開口進入，依次經過第二風機、第三發熱組件或者依次經過第三發熱組件、第二風機，經第四開口排出。
根據本發明的一實施方式，第四開口的出風方向與第二開口的出 風方向一致。
根據本發明的一實施方式，第四開口設置於機櫃的遠離機櫃放置地面的機櫃頂部和/或機櫃側面。
根據本發明的一實施方式，第三開口設置於機櫃的機櫃側面和/或靠近機櫃放置的地面的機櫃底部。
根據本發明的一實施方式，第一風機是離心風機；第二風機是軸流風機。
根據本發明的一實施方式，第二風機是變頻風機。
根據本發明的一實施方式，第三發熱組件為電容組。
根據本發明的一實施方式，第一發熱組件為IGBT功率模組，第二發熱組件為電抗器。
本發明的靜止無功補償系統，其中包括至少一個本發明的大功率機櫃散熱系統，第一發熱組件、第二發熱組件均為靜止無功補償系統中應用的電子元件。
根據本發明靜止無功補償系統的一實施方式，第一發熱組件為IGBT功率模組，第二發熱組件為電抗器。
由上述技術方案可知，本發明的大功率機櫃散熱系統及靜止無功補償系統的優點和積極效果在於：本發明中，由於第一風機設置在第一發熱組件和第二發熱組件之間，而並非設置在機櫃的頂部，所以第一風機在工作過程中產生的噪音聲波會受到第一發熱組件、第二發熱組件、機櫃的阻隔，因此，本發明能減小傳播到機櫃外界的噪音；同時，本發明中，第一風機的出風口朝向第一發 熱組件，進入機櫃的氣流依次經第二發熱組件、第一風機、第一發熱組件後由第二開口排出機櫃，帶走熱量，給第一發熱組件、第二發熱組件降溫。將第一風機設置在第二發熱組件和第一發熱組件之間，第一風機對第二發熱組件採取吸風的方式散熱，對第一發熱組件採取吹風方式散熱，因此本發明綜合採取了不同的散熱方式，合理安排第一風機相對第一發熱組件和第二發熱組件的位置，提高第一風機的使用壽命，或降低第一風機相對外界產生的噪音。
1-2‧‧‧第二風機
1-5、2-4‧‧‧第二發熱組件
1-3‧‧‧第三發熱組件
1-6、2-6、13-13‧‧‧機櫃
1-7‧‧‧第一出風口
1-8、2-3‧‧‧第一風機
1-9‧‧‧第一風道
1-10、2-2‧‧‧第一發熱組件
1-11‧‧‧第一進風口
2-5‧‧‧主風道
2-7‧‧‧第一開口
2-1‧‧‧第二開口
3-1‧‧‧第四開口
3-2‧‧‧第二風機
3-3‧‧‧第三發熱組件
3-4‧‧‧第三開口
3-5‧‧‧輔助風道
13-1‧‧‧導風管
13-2‧‧‧主風道出風口
13-3‧‧‧IGBT
13-4‧‧‧離心風機
13-5‧‧‧電抗器
13-6‧‧‧進風口
13-8‧‧‧軸流風機
13-9‧‧‧電容器
13-10‧‧‧殼體
13-11‧‧‧進風口
13-12‧‧‧出風口
圖1是傳統大功率機櫃散熱系統的結構示意圖，圖2是本發明的大功率機櫃散熱系統第一實施例的結構示意圖；圖3是本發明的大功率機櫃散熱系統第二實施例的結構示意圖；圖4是本發明的大功率機櫃散熱系統第三實施例的結構示意圖；圖5是本發明的大功率機櫃散熱系統第四實施例的結構示意圖；圖6是本發明的大功率機櫃散熱系統第五實施例的結構示意圖；圖7是本發明的大功率機櫃散熱系統第六實施例的結構示意圖；圖8是本發明的大功率機櫃散熱系統第七實施例的結構示意圖；圖9是本發明的大功率機櫃散熱系統第八實施例的結構示意圖；圖10是本發明的大功率機櫃散熱系統第九實施例的結構示意圖； 圖11是本發明的大功率機櫃散熱系統第十實施例的結構示意圖；圖12是本發明的大功率機櫃散熱系統第十一實施例的結構示意圖；圖13是本發明的大功率機櫃散熱系統第十二實施例的結構示意圖；圖14是本發明的靜止無功補償系統的結構示意圖。
有關本發明的前述及其它技術內容、特點與效果，在以下參考圖式對較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
本發明中，機櫃頂部定義為從機櫃頂面到往下大約25%左右範圍內的位置，中部定義為大約機櫃高度的25%-75%範圍內的位置，機櫃底部定義為從機櫃底面到往上大約25%的位置。
本發明中的第一發熱組件、第二發熱組件、第三發熱組件等各自包括一個或複數個發熱器件。
大功率機櫃散熱系統實施例1
參閱圖2，本發明的大功率機櫃散熱系統第一實施例包括：機櫃2-6、形成於機櫃2-6內的主風道2-5，以及設置在主風道2-5內的第一發熱組件2-2、第一風機2-3和第二發熱組件2-4。
機櫃2-6可以採用傳統的結構，例如是一個長方體櫃體。
主風道2-5的兩端部設置第一開口2-7和第二開口2-1。第一開口2-7的位置設在機櫃2-6的機櫃底部，靠近機櫃放置的地面或其他 平臺，第二開口2-1的位置設在機櫃2-6的機櫃頂部，遠離機櫃放置的地面或其他平臺。
第一風機2-3為軸流風機或者離心風機，當主風道2-5的截面尺寸比較大，或者發熱組件對氣流的阻力比較大或者對發熱量較大的組件需要較高的散熱效率時，優先選用離心風機。第一風機2-3的數量不限於一個，具體可以視第一發熱組件2-2、第二發熱組件2-4的發熱量來合理設計，當第一發熱組件2-2、第二發熱組件2-4的發熱量較大時，可以使用多台風機同時為其降溫。另外，在一台第一風機2-3足以為第一發熱組件2-2、第二發熱組件2-4降溫的情況下，也可以再增加其它的第一風機，以備正在使用中的第一風機2-3發生故障時使用，這樣可以避免因第一風機2-3損壞而影響機櫃2-6的正常使用。當第一風機2-3的數量為多個時，多個第一風機2-3在保證出風方向一致的情況下，可以根據機櫃2-6的形狀以及其內的結構設置任意排列。第一風機2-3還可以是變頻風機，這樣不但可以根據實際使用狀況，例如根據機櫃內的溫度高低，來調節第一風機2-3的風速，而且也便於實現自動控制，減小風機的功耗，延長風機壽命。
該第一實施例中，第二發熱組件2-4、第一風機2-3、第一發熱組件2-2在主風道2-5內沿著從主風道2-5的第一開口2-7至第二開口2-1方向依次排列，即第二發熱組件2-4鄰近主風道2-5的第一開口2-7，第一發熱組件2-2鄰近主風道2-5的第二開口2-1，第一風機2-3設置在第一發熱組件2-2和第二發熱組件2-4之間，並且第一風機2-3的出風口朝向第一發熱組件2-2。同時，第一風機2-3的出風口背對著主風道2-5的第一開口2-7，而正對著第二開口 2-1。機櫃使用時，氣流由主風道2-5的第一開口2-7流經第二發熱組件2-4，再依次經第一風機2-3的入風口和出風口、第一發熱組件2-2後通過主風道2-5的第二開口2-1排出機櫃2-6。因此，該第一實施例的大功率機櫃散熱系統中，針對第一發熱組件2-2而言，是採取吹風的方式進行散熱的。特別是，在該第一實施例中，第一發熱組件2-2的功率大於第二發熱組件2-4的功率，即第一發熱組件2-2的發熱量大於第二發熱組件2-4的發熱量，因此，僅僅流經第二發熱組件2-4的氣流溫度不高，即進入第一風機2-3的氣流溫度不高，故有利於延長第一風機2-3的使用壽命。該第一實施例中，對兩個發熱組件分別採取吸風和吹風的散熱方式進行散熱，可提高了一定流量下空氣的散熱效率。因此，該第一實施例中的第二發熱組件2-4、第一風機2-3、第一發熱組件2-2的這種佈置方式可一定程度提高散熱效率，或一定程度延長風機的使用壽命。
第一發熱組件2-2可以是大功率的IGBT組成的IGBT功率模組或者其他二極體或晶閘管組成的功率模組，當第一發熱組件2-2包括殼體和設置在殼體內的散熱器時(見圖14)，第一風機2-3的出風口處與散熱器的殼體密封連接，從而第一風機2-3吹出的氣流可以直接吹到散熱器上，提高了散熱效率。此時，散熱器的殼體即形成前面所述的主風道2-5的一部分。優選地，在散熱器的殼體與主風道2-5的第二開口2-1之間還連接有導風管，從而使熱量能夠直接排出機櫃2-6。導風管與散熱器的殼體和主風道2-5的第二開口2-1之間的連接均為密封連接，以防止熱空氣洩漏至主風道2-5外。
該第一實施例中，在條件允許的情況下，主風道2-5的形狀可與第一發熱組件2-2、至少一個第一風機2-3和第二發熱組件2-4排布後所形成的外輪廓形狀相吻合，以合理利用機櫃2-6內的有限空間。當機櫃2-6內僅設置第一發熱組件2-2、第二發熱組件2-4等這些主要的發熱組件以及第一風機2-3時，在機櫃本體上開設第二開口2-1、第一開口2-7即可借由機櫃本體形成前面所述的主風道2-5，主風道2-5也可以通過在機櫃2-6內設置隔板的方式而形成，不局限于此例舉的主風道形狀。
大功率機櫃散熱系統實施例2
參閱圖3，本發明的大功率機櫃散熱系統第二實施例，與第一實施例的不同之處在於：主風道2-5的第一開口2-7與第一風機2-3的出風方向的相互關係不同，即在第二實施例中，主風道2-5的第一開口2-7的位置位於機櫃2-6底部的側面，其進風的方向與主風道2-5的第二開口2-1出風的方向垂直。該第二實施例的其它部分與第一實施例相同，這裡不再贅述。
大功率機櫃散熱系統實施例3
參閱圖4，本發明的大功率機櫃散熱系統第三實施例，與第二實施例的不同之處在於：主風道2-5的入風口處，即第一開口2-7設置於機櫃的底部以及側面，使得主風道2-5的進風除了有進風方向與主風道2-5的第二開口2-1出風方向垂直的進風，也有進風方向與出風方向一致的進風。當然，通過設置機櫃的側面與底面的形狀形成主風道2-5的第一開口也可形成360度方向的進風。在此，不再做進一步詳細的描述。該第三實施例的其它部分與第一實 施例相同，這裡不再贅述。
大功率機櫃散熱系統實施例4
參閱圖5，本發明的大功率機櫃散熱系統第四實施例，與第一實施例的不同之處在於：主風道2-5的第二開口2-1設置於機櫃2-6的頂部的側面，使得主風道2-5的出風方向與主風道2-5的第一開口2-7的進風方向垂直。該第四實施例的其它部分與第一實施例相同，這裡不再贅述。
大功率機櫃散熱系統實施例5
參閱圖6，本發明的大功率機櫃散熱系統第五實施例，與第四實施例的不同之處在於：主風道2-5的出風口處，例如主風道2-5的第二開口2-1除了設置於機櫃2-6的頂部的側面，而且在機櫃2-6的頂部也設置有第二開口2-1，使得出風的方向既有與進風一致的方向，也有與進風垂直的方向或者與進風方向存在其他角度的方向。機櫃2-6工作時，氣流從機櫃2-6的頂端部以及頂部的側面同時排出主風道2-5，出風方向較為寬廣。該第五實施例的其它部分與第四實施例相同，這裡不再贅述。
大功率機櫃散熱系統實施例6
參閱圖7，其表示本發明的大功率機櫃散熱系統第六實施例的結構。在第六實施例的大功率機櫃散熱系統中，發熱組件不僅包括主要的第一發熱組件2-2、第二發熱組件2-4，而且還包括輔助的第三發熱組件3-3；相應地，除了設置有給第一發熱組件2-2、第二發熱組件2-4散熱的第一風機2-3，還設有給第三發熱組件3-3散熱的第二風機3-2。也就是說，該第六實施例是在前述第一實 施例的基礎上，增加了第三發熱組件3-3和第二風機3-2。有關第一發熱組件2-2、第二發熱組件2-4、第一風機2-3的結構、佈置與第一實施例相同，當然也可以與其他實施例相同，這裡不再贅述。下面主要介紹第三發熱組件3-3、第二風機3-2及其相關結構、佈置情況。
第二風機3-2可以是離心風機，或者是軸流風機。但考慮到第三發熱組件3-3是輔助器件，發熱量相對較小，為了降低成本，第二風機3-2可選用軸流風機。在第六實施例中，第一風機2-3、第二風機3-2的優選配置方式為：為主要的發熱組件：第一發熱組件2-2、第二發熱組件2-4，散熱的第一風機2-3選用離心風機，為輔助的發熱組件：第三發熱組件3-3，散熱的第二風機3-2選用軸流風機。這樣，既能保證散熱效果，又有利於降低成本。如果需要調節第二風機3-2的風速，或者為了配合自動控制系統，第二風機3-2可選用變頻風機。
為了隔離給第一發熱組件2-2、第二發熱組件2-4散熱的氣流與給第三發熱組件3-3散熱的氣流，避免兩股溫度不同的氣流相互影響而降低散熱效果，在第六實施例中，在機櫃2-6內設置了輔助風道3-5，並將第三發熱組件3-3和第二風機3-2設置在輔助風道3-5內。輔助風道3-5設有用於吸入氣流的第三開口3-4和用於排出氣流的第四開口3-1。輔助風道3-5的第四開口3-1可以設置於機櫃2-6的機櫃頂部，遠離機櫃放置地面或其他平臺。輔助風道3-5的第三開口3-4可以設置於機櫃2-6的機櫃側面。在不設置輔助風道3-5情況下，給第三發熱組件3-3散熱的氣流在第二風機3-2的抽吸作用下，可由主風道2-5的第一開口2-7進入機櫃2-6， 並由主風道2-5的第二開口2-1排出機櫃2-6。
關於主風道2-5、輔助風道3-5以及機櫃2-6之間的相互關係可以分為以下幾種：第一，主風道2-5和輔助風道3-5分別為設置在機櫃2-6內的獨立風道；第二，在機櫃2-6內設置隔板，將機櫃2-6分隔成兩個獨立的空間，其中一個空間形成所述主風道2-5，另一個空間形成所述輔助風道3-5，此時，主風道2-5的第一開口2-7、第二開口2-1以及輔助風道3-5的第三開口3-4和第四開口3-1分別開設於機櫃2-6上的相應位置處；第三，主風道2-5是設置在機櫃2-6內的獨立風道，輔助風道3-5是形成於機櫃2-6與主風道2-5之間的空間，此時，輔助風道3-5的第三開口3-4和第四開口3-1分別開設於機櫃2-6上；第四，輔助風道3-5是設置在機櫃2-6內的獨立風道，主風道2-5是形成於機櫃2-6與輔助風道3-5之間的空間，此時，主風道2-5的第一開口2-7、第二開口2-1分別開設於機櫃2-6上。因此，主風道與輔風道的形成方式可能存在其他不同於以上例舉的形式，在此不再進行一一例舉。
在此例舉的實施例中輔助風道第四開口3-1的出風方向和主風道第二開口2-1的出風方向可以保持一致，也可不一致。保持一致時，有利於提高熱空氣排出的區域集中性。若第四開口3-1和第二開口2-1均設置於機櫃2-6的頂部一定程度上也利於熱氣流的排出。第二風機3-2的出風口背對著第三發熱組件3-3，輔助風道的氣流由輔助風道3-5的第三開口3-4流經第三發熱組件3-3，再經第二風機3-2的入風口和出風口後通過輔助風道3-5的第四開口3-1排出輔助風道3-5。在第六實施例中，第二風機3-2以吸風的方式對第三發熱組件3-3進行散熱，由於第三發熱組件3-3不是主 要的發熱組件，其發熱量相對較小，因此即使以吸風的方式對第三發熱組件3-3進行散熱，因進入第二風機的空氣溫度較低，不會影響第二風機3-2的使用壽命。
在條件允許的情況下，輔助風道3-5的形狀與第三發熱組件3-3和第二風機3-2排布後的外輪廓形狀相吻合，以合理利用機櫃2-6內的有限空間或提高散熱效率。當具有多個第三發熱組件3-3，且第三發熱組件3-3在機櫃2-6內的分佈比較分散時，也可以設置多個輔助風道3-5，以分別安裝各個第三發熱組件3-3，並且每個輔助風道3-5內設置一台或多台給該輔助風道3-5內的第三發熱組件3-3散熱的第二風機3-2。
大功率機櫃散熱系統實施例7
參閱圖8，本發明的大功率機櫃散熱系統第七實施例，與第六實施例的不同之處在於：輔助風道3-5的第三開口3-4設置於機櫃2-6的機櫃底部，靠近機櫃放置地面。第七實施例的其它部分與第六實施例相同，這裡不再贅述。
大功率機櫃散熱系統實施例8
參閱圖9，本發明的大功率機櫃散熱系統第八實施例，與第六實施例的不同之處在於：第二風機3-2的出風口朝向第三發熱組件3-3，氣流由輔助風道3-5的第三開口3-4經第二風機3-2的入風口和出風口，再流經第三發熱組件3-3後通過輔助風道3-5的第四開口3-1排出輔助風道3-5。在第八實施例中，第二風機3-2通過吹風的方式給第三發熱組件3-3散熱，由於第二風機3-2吸入的氣體的溫度相對較低，有利於延長第二風機3-2的使用壽命。該第八 實施例的其它部分與第六實施例相同，這裡不再贅述。
大功率機櫃散熱系統實施例9
參閱圖10，本發明的大功率機櫃散熱系統第九實施例，與第八實施例的不同之處在於：輔助風道3-5的第三開口3-4設置於機櫃2-6的機櫃底部，靠近機櫃放置地面。該第九實施例的其它部分與第八實施例相同，這裡不再贅述。
大功率機櫃散熱系統實施例10
參閱圖11，本發明的大功率機櫃散熱系統第十實施例，與第八實施例的不同之處在於：輔助風道3-5的第四開口3-1設置於機櫃2-6的機櫃側面，並遠離機櫃放置地面。該第十實施例的其它部分與第八實施例相同，這裡不再贅述。
大功率機櫃散熱系統實施例11
參閱圖12，本發明的大功率機櫃散熱系統第十一實施例，與第十實施例的不同之處在於：輔助風道3-5的第三開口3-4設置於機櫃2-6的機櫃底部，靠近機櫃放置地面。該第十一實施例的其它部分與第十實施例相同，這裡不再贅述。
大功率機櫃散熱系統實施例12
參閱圖13，本發明的大功率機櫃散熱系統第十二實施例，與第八實施例的不同之處在於：具有兩個第三發熱組件3-3，分別設置於機櫃2-6內上部兩側，即在第十二實施例中設有兩組第二風機3-2分別給這兩個第三發熱組件3-3散熱。該第十二實施例中，設有兩個獨立的輔助風道3-5，其內分別安裝一個第三發熱組件3-3 和一組第二風機3-2。該兩個獨立的輔助風道3-5也可以共用機櫃2-6與主風道2-5之間的空間，從而形成一個共用的輔助風道3-5。該第十實施例的其它部分與第八實施例相同，這裡不再贅述。
本發明中，第六實施例至第十二實施例描述了在本發明第一實施例的基礎上擴展出的具有輔助風道3-5及輔助散熱組件的結構，但這些輔助風道3-5及輔助散熱組件的結構不僅僅依附於第一實施例，其同樣也可以與第二實施例至第五實施例之任一實施例組合形成新的實施例。也就是說本發明中的以上各實施例之間，特別是主風道2-5及其內結構與輔助風道3-5及其內結構之間可以相互任意組合。
本發明的靜止無功補償系統，包括至少一個本發明的大功率機櫃散熱系統，體現了本發明的大功率機櫃散熱系統在靜止無功補償系統中的應用。
靜止無功補償系統實施例
參閱圖14，其示意出將圖13所示的本發明的大功率機櫃散熱系統第十二實施例具體應用到靜止無功補償系統。靜止無功補償系統(SVG)，包括機櫃13-13、形成於機櫃13-13內的主風道和輔助風道、作為第一發熱組件的IGBT功率模組、作為第二發熱組件的電抗器13-5、作為第三發熱組件的電容組、作為第一風機的離心風機13-4、作為第二風機的軸流風機13-8。
機櫃13-13為一個長方體櫃體，具有頂板、底板、兩塊側板、前面板和後面板，其中頂板遠離機櫃13-13安放地面或平臺，底板靠近機櫃13-13安放地面或平臺。主風道的進風口13-6開設於機 櫃13-13的底板上，進風口13-6可以是陣列排列的網格狀開口，主風道的出風口13-2開設於機櫃13-13的頂板上；兩個輔助風道的進風口13-11分別開設於機櫃13-13的兩塊側板上，兩個輔助風道的出風口13-12分別開設於機櫃13-13的頂板上，並位於主風道出風口13-2的兩側。
電抗器13-5安裝在機櫃13-13的底板上，IGBT功率模組安裝在機櫃13-13內中上部位置，電容組包括複數個電容器13-9，複數個電容器13-9分成兩組，兩組電容器13-9對稱分佈於IGBT功率模組的左右兩側，每組電容器13-9的上方安裝一個軸流風機13-8。當然，複數個電容器13-9的佈置方式不以此為限，比如也可佈置成環形等其它形式。
在此例舉18個IGBT，每三個IGBT 13-3形成一組IGBT功率模組，每一組IGBT功率模組安裝在一個散熱器上，每一個散熱器外麵包覆一個殼體13-10，每一個散熱器下面設置一個離心風機13-4，並且離心風機13-4與殼體13-10密封連接。因此，SVG機櫃散熱系統中共設有6個散熱器、6個離心風機13-4，每一個離心風機13-4對應一個散熱器的殼體13-10，從而形成6個出風道。6個散熱器的優選排列方式為：左右排成兩列，每列3個散熱器，相對應地，6個離心風機13-4也排成左右兩列，每列3個離心風機13-4，並且左右兩列離心風機13-4呈鏡像對稱佈置，這樣6個離心風機13-4的6個出風口會集中於中央位置，這種排列方式有利於減小整個機櫃13-13的體積，但不以此為限，可以按照機櫃形狀、機櫃內各個組件的不同佈置方式排列成其它形式。實際上，上述6個散熱器也可以在外面設置一個共用殼體，使6個離心風機13-4 的出風口均朝向該共用殼體，從而形成一個獨立風道。在散熱器的6個殼體13-10頂端部設有一個共用的導風管13-1，將氣流通過主風道出風口13-2匯出機櫃13-13，導風管13-1的底端部與散熱器的殼體密封連接，頂端部與主風道的出風口13-2密封連接。這樣，由機櫃13-13底板上的進風口13-6、機櫃13-13中下部分、散熱器的殼體以及導風管13-1和機櫃13-13頂板上的出風口13-2就形成了前述的主風道。由機櫃13-13的兩個側板上的進風口13-11、散熱器的殼體13-10與機櫃13-13之間的空間、導風管13-1與機櫃13-13之間的空間以及機櫃13-13頂板上的出風口13-12構成了前述的輔助風道。櫃體外冷空氣由機櫃13-13側板上的進風口13-11進入機櫃13-13，流經電容器13-9後，再經軸流風機13-8，最後經機櫃13-13頂板上的出風口13-12排出機櫃，對電容器13-9起到降溫冷卻作用。對於輔助風道，也可以在機櫃13-13內加裝隔板，從而形成兩個獨立的輔助風道，每個輔助風道內安裝一組電容器13-9和一台軸流風機13-8，在每組電容器13-9的數量比較多時，也可以在一個輔助風道內安裝多台軸流風機13-8。電容器13-9的發熱量相對較小，故採用體積較小和成本較低的軸流風機13-8對其進行散熱，使櫃內結構緊湊。輔助風道內，也可以將電容器13-9和軸流風機13-8的位置相互顛倒，即將軸流風機13-8安裝在電容器13-9下方，這時軸流風機13-8就可以以吹風的方式給電容器13-9散熱。
在靜止無功補償系統中，主風道內的電抗器13-5、離心風機13-4以及IGBT功率模組由下至上依次排列，系統在工作時，櫃體外冷空氣由機櫃13-13底板上的進風口13-6進入機櫃13-13，流經電抗 器13-5給其降溫後，再由離心風機13-4的進風口吸入並吹到IGBT功率模組散熱器上給IGBT功率模組降溫，吸熱升溫後的氣流從散熱器流出，匯總到導風管13-1，經機櫃13-13頂板上的出風口13-2排出機櫃13-13。
將離心風機13-4設置在電抗器13-5和IGBT功率模組之間，安裝在機櫃13-13的中部位置，離心風機13-4採用對IGBT功率模組散熱器吹風的方式為其散熱，充分保證有足夠的風量來降溫，由於6個離心風機提供的風量很大，並且電抗器13-5的發熱量比IGBT功率模組的發熱量小，因此空氣流過電抗器13-5後進入離心風機13-4的溫度相對較低，不會影響離心風機13-4的使用壽命，噪音會相對較小。另外空氣從下向上流過電抗器13-5，有利於電抗器13-5的散熱。流過IGBT功率模組散熱器後的氣體變成高溫氣體，這部分高溫氣體直接由導風管13-1排出機櫃13-13，不會對頂部其它的器件加熱，因此不會對其它器件的使用壽命造成影響，並且主風道內的器件如此佈置，避免了高溫氣體進入離心風機13-4，從而有利於延長離心風機13-4的使用壽命。進一步地，離心風機13-4可選用變頻風機，可根據主風道內的溫度進行獨立調速，並且對離心風機13-4可進行冗餘設計。
以上僅僅是本發明的大功率機櫃散熱系統應用於靜止無功補償系統的一個具體舉例，實際應用中，本發明大功率機櫃散熱系統還可應用於其它系統中，例應用於不斷電供應系統(UPS)系統，其他功率系統等。
然而以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容 所作的簡單變化與修飾，皆仍屬本發明保護的範圍內。
2-1‧‧‧第二開口
2-2‧‧‧第一開口
2-3‧‧‧第一風機
2-4‧‧‧第二發熱組件
2-5‧‧‧主風道
2-6‧‧‧機櫃
2-7‧‧‧第一開口

Claims (19)

  1. 一種大功率機櫃散熱系統，包括：一機櫃；至少一個形成於該機櫃內且設置一第一開口和一第二開口的一主風道，每個該主風道內安裝有一第一發熱組件、一第二發熱組件和至少一個第一風機，該第一風機設置在該第一發熱組件和該第二發熱組件之間，並且該第一風機的一出風口朝向該第一發熱組件，該主風道氣流由該主風道的該第一開口流經該第二發熱組件，再依次經該第一風機的一入風口和該出風口、該第一發熱組件後通過該主風道的該第二開口排出該機櫃。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第一發熱組件的發熱量大於該第二發熱組件的發熱量。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第一發熱組件包括一殼體和設置在該殼體內的一散熱器，該第一風機的該出風口處與該散熱器的一殼體密封連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該大功率機櫃散熱系統還包括一導風管，該導風管設置於該散熱器的該殼體與該主風道的該第二開口之間，且該導風管與該散熱器的該殼體為密封連接，經該散熱器的氣流經導風管引至該第二開口排出。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該主風道的該第二開口設置於機櫃遠離該機櫃放置的地面的該機櫃頂部 和/或該機櫃側面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該主風道的該第一開口設置於該機櫃靠近該機櫃放置的地面的該機櫃底部和/或該機櫃側面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第一風機是一變頻風機。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第一風機的數量為複數個。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該複數個第一風機呈鏡像對稱排列。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項之任一項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該大功率機櫃散熱系統還包括至少一設置在該機櫃內與該主風道隔離的輔助風道，該輔助風道設有一第三開口和一第四開口，該輔助風道內設有至少一個第三發熱組件和給該至少一個第三發熱組件散熱的至少一台第二風機，該輔助風道氣流經該第三開口進入，依次經過該第二風機、該第三發熱組件或者依次經過該第三發熱組件、該第二風機，經該第四開口排出。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第四開口的出風方向與該第二開口的出風方向一致。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第四開口設置於該機櫃的遠離該機櫃放置地面的該機櫃頂部和/或該機櫃側面。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第三開口設置於該機櫃的該機櫃側面和/或靠近該機櫃放置的地面的該機櫃底部。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第一風機是一離心風機；該第二風機是一軸流風機。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第二風機是一變頻風機。
  16. 如申請專利範圍第10項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第三發熱組件為一電容組。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的大功率機櫃散熱系統，其中該第一發熱組件為IGBT功率模組，該第二發熱組件為一電抗器。
  18. 一種靜止無功補償系統，包括：至少一個如申請專利範圍第1項至第17項之任一項所述的大功率機櫃散熱系統，該第一發熱組件、該第二發熱組件均為該靜止無功補償系統中應用的電子元件。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的靜止無功補償系統，其中該第一發熱組件為一IGBT功率模組，該第二發熱組件為一電抗器。
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