逆变器柜、光伏发电系统和风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种逆变器柜、光伏发电系统和风力发电机组。

背景技术：

逆变器是将电力系统中的直流电转换为交流电的设备。随着光伏、风电等领域内大功率逆变器规模不断扩大，对逆变器的稳定性和成本控制的要求越来越突出。同时，光伏电站内或风力发电机组在日趋恶劣的工作环境中工作，对逆变器自身的散热性能、周边环境的温度及安装房间的面积的要求也更为严苛。

逆变器设备的机柜中设有功率模块、电抗器等高功率器件和一些低功率器件，它们对散热性能的要求各有不同。为了提升逆变器内部的散热性能，确保高发热量的电气元件的使用寿命，降低设备的运输成本以及设备的安装面积，需要对逆变器的设计进行相应的技术改进。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于，提供一种逆变器柜、光伏发电系统和风力发电机组，以提高逆变器柜的散热性能，并减小逆变器柜体的体积，降低逆变器柜的运输成本。

根据本实用新型实施例的一方面，提供一种逆变器柜，逆变器柜的柜体被隔为上部腔体和下部腔体，所述上部腔体的前部和后部分别设有功率模块和散热风道，所述下部腔体被隔为前部腔体和后部腔体，在所述后部腔体内设有电抗器，在所述前部腔体内设有低功率器件，所述功率模块的后部与所述散热风道连通，所述后部腔体在顶端设有开口与所述散热风道连通。

可选地，所述功率模块的输出端与所述电抗器电连接。

可选地，所述前部腔体被隔为直流侧子腔体和交流侧子腔体，所述直流侧子腔体内设有直流侧单元模块，所述交流侧子腔体内设有交流侧元器件，所述交流侧元器件包括接线端子组件和交流断路器。

可选地，所述后部腔体内还设有交流接触器，所述交流接触器的输入端与所述电抗器的输出端连接，所述交流接触器的输出端和所述交流断路器连接。

可选地，所述直流侧子腔体内还设有与所述直流侧单元模块连接的熔断器，所述熔断器与所述功率模块的输入端连接。

可选地，在所述柜体后部的上侧设有散热排风口，所述逆变器柜还包括：设置在所述柜体内侧以及所述散热排风口处的风机组件。

可选地，在所述上部腔体的前部以及所述功率模块的上方还设有控制电路板。

可选地，所述直流侧单元模块包括直流电流传感器和与所述直流电流传感器连接的直流断路器。

根据本实用新型实施例的另一方面，提供一种包括上述任一逆变器柜的光伏发电系统。

根据本实用新型实施例的另一方面，提供一种包括上述任一逆变器柜的风力发电机组。

本实用新型提供的逆变器柜分成上部腔体和下部腔体，在上部腔体内设置功率模块，在下部腔体内设置电抗器，功率模块和电抗器发出的热量均通过两者共用的、设置在上部腔体内的散热风道排出逆变器柜，可有效地提高逆变器的散热性能。在此基础上，还将下部腔体分隔成前部腔体和后部腔体，在后部腔体内设有电抗器，将发热量小的逆变器元器件设置在逆变器柜前部腔体内，将低功率器件与高功率器件分隔设置，使得低功率器件免受高功率器件释放热量的影响，有利于延长元器件的使用寿命。此外，通过将柜体分隔成上部腔体、下部腔体、前部腔体和后部腔体用于放置逆变器元器件并且设置共用的散热风道，使得逆变器柜内的布置合理，可有效地减少逆变器柜体的体积，节省其占用的空间，降低逆变器柜的成本。

附图说明

图1是示出本实用新型实施例的逆变器柜的内部结构的主视图；

图2是示出本实用新型实施例的逆变器柜的内部结构的后视图；

图3是示出本实用新型实施例的逆变器柜的内部结构的左视图；

图4是示出本实用新型实施例的逆变器柜内的直流侧单元模块的结构示意图。

附图标记说明：

10、柜体；20、上部腔体；30、下部腔体；310、前部腔体；311、直流侧子腔体；312、交流侧子腔体；320、后部腔体；40、功率模块；50、散热风道；60、电抗器；70、低功率器件；80、开口；90、直流侧单元模块；910、直流电流传感器；920、直流断路器；100、交流侧元器件；1010、接线端子组件；1020、交流断路器；110、交流接触器；120、熔断器；130、散热排风口；140、风机组件；150、控制电路板。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型实施例的示例性实施例。

如图1～图4所示，本实用新型的实施例提供了一种逆变器柜，逆变器柜的柜体10被隔为上部腔体20和下部腔体30。其中，上部腔体20的前部设有功率模块40，其后部设有散热风道50，功率模块40的后部与散热风道50连通，功率模块40在运行中产生的热量通过散热风道50排出柜体10。在本专利申请中，将设置有功率模块40的一端称为逆变器柜的前部，将设置有散热风道50的一端称为逆变器柜的后部，便于操作人员从该前端对逆变器柜执行操作和维护。

在此基础上，下部腔体30被隔为前部腔体310和后部腔体320，在后部腔体320内设有电抗器60，在前部腔体310内设有低功率器件70，这些低功率元器件例如可以是，通信电路、铜排、直流侧单元模块、熔断器、接线端子组件、交流断路器等功耗较低的器件。将低功率器件70与高功率的功率模块40和电抗器60分开放置。此外，后部腔体320在顶端设有开口80并与散热风道50连通，电抗器60产生的热量也通过其连通的散热风道50排出逆变器柜体。

本实用新型提供的逆变器柜将柜体隔为上部腔体20和下部腔体30，将发热量大的功率模块40和电抗器60分开放置在上部腔体20和下部腔体30内；再将下部腔体30分隔成前部腔体310和后部腔体320，分别用于放置前述发热量大的电抗器60和低功率器件70，将低功率器件70与发热量大的器件分开放置。此外，功率模块40和电抗器60共用设置在上部腔体20后部的散热风道50来散热，并且被分开放置的低功率器件70可独立地进行散热。这种逆变器柜不仅布局合理、可减少其占用的空间，而且可改善逆变器柜的散热性能。

由于前部腔体310内设置的低功率器件70的发热量比较小，因此在逆变器工作过程中可通过自然降温的方式来进行散热。例如，可在前部腔体310侧的柜体侧壁上设置至少一个通风口，通过这些通风口将低功率器件70产生的热量排出逆变器柜体。

在一种可选的实现方式中，功率模块40采用三相热管散热器进行散热。与传统的散热器相比，三相热管散热器在同等散热量的情况下体积更小，更有利于提高功率模块40的散热性能，减少功率模块40的占用空间，从而降低机柜的柜体成本。

为了将功率模块40和电抗器60产生的热量有效地排出柜体，根据本实用新型的示例性实施例，该逆变器柜还设有风机组件140。具体地，可在柜体后部的上侧设有散热排风口130，在所述柜体10内侧、所述散热排风口130处设置有风机组件140。

为了得到更为有效的散热效果，风机组件140可采用离心风机将进入散热风道50的热空气排出逆变器柜。此外，还可利用空气热胀冷缩的原理，散热风道50在逆变器柜内竖直地设置，热空气沿散热风道50向上运动，利于热空气运动并被排出。相应地，风机组件140的离心风机将吸入的热空气旋转90°水平向散热排风口130运动并被排出，在此过程中不产生出风风量的明显损耗。

以下将具体描述逆变器柜内各器件的设置以及其连接关系。

设置在上部腔体20内的功率模块40的输出端与后部腔体320内的电抗器60电连接，例如，功率模块40通过穿过散热风道50的电缆或铜排连接到电抗器60。

此外，可选地，在逆变器柜上部腔体20的前部、功率模块40的上方还设有控制电路板150，以有效地利用上部腔体20的控件。控制电路板150用来控制逆变器的正常工作。

为了更合理的布置逆变器的元器件，根据本实用新型的可选实施方式，将逆变器柜体的下部腔体30的前部腔体310隔为直流侧子腔体311和交流侧子腔体312，直流侧子腔体311内设有直流侧单元模块90，交流侧子腔体312内设有交流侧元器件100，使得下部腔体30内的器件设置更为有序，并且便于安装和维护。

图4示出直流侧单元模块90的一种示例性结构。参照图4，直流侧单元模块90包括直流电流传感器910和直流断路器920，其中，直流断路器920用于提供限流、短路保护等功能，直流电流传感器910通过铜排与直流断路器920连接，用于感测输入到直流侧单元模块90的直流电流。此外，直流侧子腔体311内还设有与直流侧单元模块90连接的熔断器120，用于直流侧单元模块90的过载保护。

另一方面，可选地，设置在交流侧子腔体312内的交流侧元器件100可包括接线端子组件1010和用于交流电路的限流、短路保护的交流断路器1020。用于对直流电流和交流电流进行转接供电的接线端子组件1010，可设置在交流断路器1020的上方，但不限于此。

可选地，逆变器柜体的下部腔体30的后部腔体320内还设有交流接触器110，电抗器60的输出端通过铜排或者电缆与交流接触器110的输入端连接，交流接触器110的输出端通过铜排或者电缆与交流侧子腔体312内的交流断路器1020的输入端连接，而交流断路器1020的输出端即为逆变器的交流输出端。

外部电流通过直流侧单元模块90的输入端进入直流侧子腔体311内，然后流经熔断器120，最后通过功率模块40的输入端进入功率模块40并将直流电转换为交流电。经功率模块40转换为交流电流后，依次经过电抗器60、交流接触器110和交流断路1020，最后交流电从交流断路器1020的输出端输出。

需要指出，前述下部腔体30内的各个器件不限于设置在前述相应的直流侧子腔体311和交流侧子腔体312内。在不对下部腔体30进行分割的情况下，在能够满足器件之间的连接关系的前提下，可以采用其他替代的布置/设置方式。

本实用新型的示例性实施例还提供一种包括如前所述的逆变器柜的光伏发电系统。

本实用新型的示例性实施例还提供一种包括如前所述的逆变器柜的风力发电机组。

本实用新型实施例提供的逆变器柜具有如下有益效果：

本实用新型提供的逆变器柜分成上部腔体和下部腔体，在上部腔体内设置功率模块，在下部腔体内设置电抗器，功率模块和电抗器发出的热量均通过两者共用的、设置在上部腔体内的散热风道排出逆变器柜，可有效地提高逆变器的散热性能。在此基础上，还将下部腔体分隔成前部腔体和后部腔体，在后部腔体内设有电抗器，将发热量小的逆变器元器件设置在逆变器柜前部腔体内，将低功率器件与高功率器件分隔设置，使得低功率器件免受高功率器件释放热量的影响，有利于延长元器件的使用寿命。此外，通过将柜体分隔成上部腔体、下部腔体、前部腔体和后部腔体用于放置逆变器元器件并且设置共用的散热风道，使得逆变器柜内的布置合理，可有效地减少逆变器柜体的体积，节省其占用的空间，降低逆变器柜的成本。

本实用新型实施例提供的光伏发电系统和/或风力发电机组具有前述逆变器柜的有益效果。

以上所述，仅为本实用新型实施例的具体实施方式，但本实用新型实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型实施例的保护范围之内。因此，本实用新型实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。