风电变流器柜的制作方法

本实用新型涉及风力发电领域，具体地说，涉及一种风电变流器柜。

背景技术：

风电变流器是风力发电机以及电网之间的纽带，风力变流器可以将风力发电机产生的电能进行转换，转换成满足电力传输需求的电能并传输至电网。风电变流器包含多种元器件，传统的柜体结构中，各部件之间的布局不合理、空间占用较大、兼容性低，并且散热性能比较差，难以适应风力发电发展的要求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种风电变流器柜，所述变流器柜包含：

开关柜，其柜体下部开设有开关柜滤网、内部放置有变流器开关器件、柜体上部安装有第一风机，其中，空气从所述开关柜滤网进入所述开关柜，流经所述变流开关器件，从所述第一风机的出风口流出；

控制柜，其柜体下部开设有控制柜滤网、内部以及外部放置有变流器控制器件、柜体上部安装有第二风机，其中，空气从所述控制柜滤网进入所述控制柜，流经所述变流器控制器件，从所述第二风机的出风口流出；

功率柜，其柜体下部以及底部开设有控制柜滤网、内部放置有变流器功率器件、柜体上部安装有第三风机以及第四风机，其中，空气从所述功率柜滤网进入所述功率柜，流经所述变流器功率器件，从所述第三风机以及所述第四风机的出风口流出；

其中，所述开关柜与所述控制柜之间、所述控制柜与所述功率柜之间通过并柜件连接在一起，形成可拆卸的连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关柜滤网包含第一滤网以及第二滤网，其中，所述第一滤网开设在所述开关柜的前门板下部，所述第二滤网开设在所述开关柜的后背板下部。

根据本实用新型的一个实施例，所述控制柜滤网包含第三滤网以及第四滤网，其中，所述第三滤网开设在所述控制柜的前门板下部，所述第四滤网开设在所述所述第三滤网的上方。

根据本实用新型的一个实施例，所述功率柜滤网包含第五滤网以及第六滤网，其中，所述第五滤网开设在所述功率柜的底部，所述第六滤网开设在所述功率柜的前门板下部。

根据本实用新型的一个实施例，所述变流器开关器件包含预充电组件、定子接触器、网侧接触器、主断路器以及进线铜排。

根据本实用新型的一个实施例，所述变流器控制器件包含crowbar电阻模块、crowbar模块、低压电气组件、UPS、滤波电容组件、高压电气组件以及对外接线部分，其中，所述crowbar电阻模块放置在所述控制柜的外顶部。

根据本实用新型的一个实施例，所述变流器功率器件包含网侧功率模块、机侧功率模块、网侧电感以及机侧电感。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一风机以及所述第二风机为抽风式轴流风机，所述第三风机以及第四风机为离心式轴流风机。

根据本实用新型的一个实施例，所述crowbar电阻模块外安装有百叶窗罩。

根据本实用新型的一个实施例，所述出风口安装有导风组件，其用于将所述出风口流出的风引向所述功率柜上方。

根据本实用新型的一个实施例，所述变流器控制器件还包含大容量变压器，所述控制柜还包含第五风机，其中，所述第五风机开设在所述第三滤网对应位置的后背板上，空气从所述第三滤网进入所述控制柜，流经所述大容量变压器，从所述第五风机的出风口流出。

根据本实用新型的一个实施例，所述第五风机为抽风式轴流风机。

根据本实用新型的一个实施例，所述变流器控制器件还包含小容量变压器。

本实用新型提出的风电变流器布局合理，紧凑，避免了风电变流器中将风机安装在背部突出，不美观的问题。另一方面，本实用新型提出的风电变流器柜中开关柜、控制柜、功率柜均采用一个风道实现对各个柜体内器件进行散热，散热方式简单、需要的风机数量少，成本低。并且，本实用新型还可以通过改变变压器的容量大小来兼容不同的配电需求，具有高兼容性。另外，本实用新型还可以在风机的出风口处增加导风组件，可以将出风口的热风导向上部，保证变流器入风口温度，提高整柜的散热效果。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的风电变流器柜的结构示意图；

图2显示了根据本实用新型的一个实施例的风电变流器柜的总体布局图；

图3显示了根据本实用新型的一个实施例风电变流器柜的开关柜的风向流动示意图；

图4显示了根据本实用新型的一个实施例的风电变流器柜的控制柜风向流动示意图；

图5显示了根据本实用新型的一个实施例的风电变流器柜的功率柜风向流动示意图；

图6显示了根据本实用新型的另一个实施例的风电变流器柜的总体布局图；

图7显示了根据本实用新型的另一个实施例的风电变流器柜的控制柜风向流动示意图；

图8显示了根据本实用新型另一个方面的一个实施例的风电变流器柜的总体布局图；以及

图9显示了根据本实用新型另一个方面的一个实施例的风电变流器柜的控制柜风向流动示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本实用新型实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

在风力发电领域内，存在着很多需要进行改进以及优化的方面。比如，不同的客户的配电需求往往不一样，这样的情况对于变流器厂家来说就需要针对不同的用户将变流器进行重新设计，如此一来，变流器厂家的工作量就会增加。另外，风电变流器一般安放在塔筒底部平台上，由于塔筒空间比较小，特别是变流器背部与塔筒壁的空间更加小，导致热空气从变流器后部出风口出来后容易在变流器后部集聚，造成环境温度升高。在风机抽风时，柜内形成负压，热空气会回流至变流器入风口，通过滤网进入柜内，进而导致变流器进风口温度升高，影响变流器散热性能。并且，一般变流器柜中功率柜的损耗较大，整体布局或散热设计不合理，造成风扇安装在柜体背部，使得深度方向尺寸增加，影响变流器柜的整体美观。

在目前的风力发电领域，为了解决以上问题，存在三种类型的变流器柜，第一种中IGBT柜由两个腔室组成组成，风机在后封板上，使得变流器深度方向尺寸增加。另一方面IGBT出风口的位置比较靠变流器下部，与入风口最大高度在同一高度，且动力柜、控制柜的进风口、出风口在同一侧，可能会引出出风口空气回流至进风口，造成进风口温度升高，影响散热效果的问题。

第二种的风电变流器柜将并网柜、配电柜、功率柜、控制盒集成为一个单柜，提高功率密度，减少柜体空间，但是仍然存在器件布局过于紧凑，无法适应不同业主的需求，当业主的配电需求不同时，需要对整柜进行重新设计的问题。

第三种带散热结构的变流器柜采用封闭式冷却系统，虽然散热效果显著，但是成本较高。

因此，本实用新型提出了一种风电变流器柜，能够在很大程度上解决目前风电变流器实际使用过程中的散热、美观以及兼容的问题，提升风电变流器的工作效率。

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的风电变流器柜的结构示意图。如图1所示，变流器柜包含开关柜滤网1011、变流器开关器件1012、第一风机1013、控制柜滤网1021、变流器控制器件1022、第二风机1023、功率柜滤网1031、变流器功率器件1032、第三风机1033以及第四风机1034。

本实用新型中，变流器柜共分为三个部分，第一部分是开关柜101，第二部分是控制柜102，第三部分是功率柜103。其中，开关柜101包含开关柜滤网、变流器开关器件以及第一风机。空气从开关柜滤网流入开关柜，经过在开关柜中放置的开关柜器件后，从第一风机的出风口处流出。由此形成的开关柜的空气循环，就使得变流器工作过程中产生的热空气被带走，降低了柜内温度，达到了散热的目的。

控制柜102包含控制柜滤网、变流器控制器件以及第二风机。空气从控制柜滤网进入控制柜后，流经变流器控制器件，最后在第二风机的出风口处流出。此部分空气循环的过程与开关柜类似，均是运用空气流通的原理将变流器工作过程中产生的热气带走，以此来降低控制柜内的温度。

功率柜103包含功率柜滤网、变流器功率器件以及第三风机以及第四风机。功率柜在柜体的底部以及前门板的下部开设了两个滤网，空气从这两个滤网分别进入功率柜，流经功率柜中放置的变流器功率器件，最后，在风机的出风口处流出，将热空气带走，降低功率柜内温度。

由于本实用新型中，开关柜、控制柜以及功率柜均在柜体上开设滤网并在柜体上部安装有风机，所以，使得本实用新型提出的风电变流器柜具备了完整的散热体系，散热效果显著。

需要说明的是，开关柜与控制柜之间、控制柜与功率柜之间通过并柜件连接在一起，形成可拆卸的连接，本发明的一个实施例中通过L型及六角钢并柜件连接，且两柜体之间连接接触区域加密封条，以实现良好的密封性。

图2显示了根据本实用新型的一个实施例的风电变流器柜的总体布局图。如图2所示，变流器柜包含预充电组件、定子接触器、网侧接触器、主断路器、进线铜排、crowbar电阻模块、百叶窗罩201、crowbar模块、低压电气组件、UPS、滤波电容组件、高压电气组件、对外接线部分、第三风机、第四风机、网侧功率模块、机侧功率模块、网侧电感机侧电感以及第五滤网。

图2主要显示了开关柜、控制柜以及功率柜中包含的多种变流器器件，还交代了各器件之间的相对位置关系。另外，图2还显示了crowbar电阻模块外安装的百叶窗罩，百叶窗罩对crowbar电阻模快进行防护，防止灰尘以及雨水的进入。

图3显示了根据本实用新型的一个实施例风电变流器柜的开关柜的风向流动示意图。如图3所示，开关柜包含第一滤网301、第二滤网302、进线铜排、主断路器、网侧接触器、定子接触器、预充电组件以及第一风机。

开关柜前门板底部及后背板底部开有第一滤网、第二滤网，第一风机为抽风式轴流风机。第一风机工作时开关柜内形成负压，形成柜内空气循环的动力，冷空气从开关柜底部的前后第一滤网、第二滤网进入柜内。空气流经主断路器后经过柜体前部，对网侧接触器、定子接触器进行散热，预充电组件底板上开有通风孔，一部分空气流经预充电组件，到达第一风机出口，从而形成柜内的空气流通循环，实现对开关柜的散热。

图4显示了根据本实用新型的一个实施例的风电变流器柜的控制柜风向流动示意图。如图4所示，控制柜包含crowbar电阻模块、百叶窗罩、crowbar模块、第二风机、低压电气组件、UPS、滤波电容组件、高压电气组件、对外接线部分、第三滤网401以及第四滤网402。

控制柜整体布局为，crowbar电阻模块位于控制柜顶部，由开有百叶窗的罩子对其进行防护，防止灰尘、雨水进入。柜内空间可分为上部、中部以及下部；下部由隔板隔开，分为前后两部分，隔板前面与控制柜第三滤网对应的位置，上面为高压电气组件，下面为对外接线部分。中部放置UPS以及滤波电容组件，上部前面部分为低压电气组件部分，后面为crowbar模块，控制柜背部装有第二风机，第二风机为抽风式轴流风机，控制柜柜门上开有第三滤网以及第四滤网。第二风机工作时，控制柜内形成负压，冷空气经过控制柜前面的第三滤网、第四滤网进入柜内，先经过对外接线部分，然后流通路径为两部分，一部分空气经低压电气组件部分至风机出风口，另一部分经UPS、滤波电容组件，然后经crowbar模块至出风口，从而完成对控制柜器件的散热。

图5显示了根据本实用新型的一个实施例的风电变流器柜的功率柜风向流动示意图。如图5所示，功率柜包含第三风机、第四风机、网侧功率模块、机侧功率模块、网侧电感、机侧电感、第五滤网501、第六滤网502以及导风组件503。

功率柜空间也可以分为上部、中部、下部三部分。下部为网侧电感，机侧电感，中部分为网侧功率模块、机侧功率模块，上部为第三风机以及第四风机，第三风机以及第四风机均为抽风式离心风机，柜体底部开有第五滤网，柜门上对应网侧电感、机侧电感位置开有第六滤网，离心风机出口安装有导风组件。功率柜的散热方式为，冷空气经柜体底部的第五滤网及前面的第六滤网经网侧电感及机侧电感，经功率模块的风道，到达出风口，经导风组件，出风口热空气排向功率柜的上部，避免出风口热风回流至入风口，导致入风口温度升高。

图6显示了根据本实用新型的另一个实施例的风电变流器柜的总体布局图。图6所示的变流器柜与图1所示的变流器柜不同之处在于，图6所示的变流器柜在控制柜中增加了一个大容量变压器，这个增加的大容量变压器能够符合不同配电的需求，增加了本实用新型提出的风电变流器的兼容性。

图7显示了根据本实用新型的另一个实施例的风电变流器柜的控制柜风向流动示意图。图7相对于图4所示的控制柜增加了大容量变压器以及第五风机。由于，大容量变压器的损耗较大，因此为了散热的要求，在控制柜的后背板上还安装了第五风机，第五风机能够对大容量变压器实施强迫性的风冷散热，安装的第五风机为抽风式轴流风机。

图8显示了根据本实用新型另一个方面的一个实施例的风电变流器柜的总体布局图。图8与图6所示的变流器柜的不同之处在于，图8中的变压器为小容量变压器，小容量变压器可以运用在变压器要求不高的场景下，这样一来，本实用新型提出的风电变流器柜就能够根据变压器的容量大小来个性化配置，兼容性大大提高。

图9显示了根据本实用新型另一个方面的一个实施例的风电变流器柜的控制柜风向流动示意图。图9与图7所示的控制柜的区别之处在于，图9中的变压器为小容量变压器，由于图9中配置的变压器容量小，所以图9所示的控制柜并没有安装风机对其进行散热。

本实用新型提供的风电变流器柜从整体结构布局上来说，整体按照功能分区，布局更加合理，结构上采用模块化设计，结构紧凑，各模块之间互不干扰，维护起来也更加方便。

在风道设计方面，整体布局合理使得风道设计比较简单，开关柜、控制柜、功率柜均为一个风道，可满散热要求，需要风机的数量最少，成本低。

在散热形式及效果方面，三柜均采用抽风的形式，使得柜内散热均匀，避免了局部温升过高的情况。另外，将crowbar电阻模块放在控制柜顶部，即可以降低柜体内的损耗，又可以将crowbar电阻对其他部件的影响降到最低。功率柜采用底部及前部进风的方式，使进风口风阻小，风量大，从而可大幅提升散热效果。

在整柜的兼容性设计方面，风电行业业主的需求往往比较多元化，不同地区、不同风场条件，业主的配电需求也不一样，为满足不同业主的配电需求，往往需要配置不同容量的变压器。这样，往往需要对变流器柜进行重新设计，增加设计周期。基于本实用新型提出的柜体布局，可以很方便的实现快速的兼容设计，大大缩短了研发的周期。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本实用新型在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本实用新型由所附的权利要求书来限定。