本實(shí)用新型實(shí)施例涉及變流器散熱技術(shù)，尤其涉及一種機(jī)柜散熱系統(tǒng)以及變流器柜。

背景技術(shù)：

隨著光伏、風(fēng)電等領(lǐng)域內(nèi)大功率逆變器規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)逆變器的穩(wěn)定性和成本控制的要求越來越突出。同時(shí)，光伏電站內(nèi)或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在日趨惡劣的工作環(huán)境中工作，對(duì)逆變器自身的散熱性能、周邊環(huán)境的溫度以及安裝房間的面積的要求也更為嚴(yán)苛。

逆變器設(shè)備的機(jī)柜中設(shè)有功率模塊、電抗器等高功率器件和一些低功率器件，它們對(duì)散熱性能的要求各有不同。為了提升逆變器內(nèi)部的散熱性能，確保高發(fā)熱量的電氣元件的使用壽命，降低設(shè)備的運(yùn)輸成本以及設(shè)備的安裝面積，需要對(duì)逆變器的設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于，提供一種機(jī)柜散熱系統(tǒng)和變流器柜，以提高機(jī)柜內(nèi)部的散熱性能。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一方面，提供一種機(jī)柜散熱系統(tǒng)，所述機(jī)柜散熱系統(tǒng)包括：散熱裝置；第一散熱腔體，與設(shè)置在機(jī)柜一側(cè)的第一進(jìn)風(fēng)口連通；第二散熱腔體，與設(shè)置在所述機(jī)柜另一側(cè)的第二進(jìn)風(fēng)口連通；散熱風(fēng)道，分別與所述第一散熱腔體和所述第二散熱腔體連通，并通過所述散熱裝置與所述機(jī)柜的外部相通。

可選地，在所述第二散熱腔體內(nèi)靠近設(shè)置有第一進(jìn)風(fēng)口的一側(cè)隔出第三散熱腔體，在所述第三散熱腔體的機(jī)柜側(cè)壁設(shè)有至少一個(gè)第一通風(fēng)口。

可選地，在所述第一散熱腔體內(nèi)設(shè)有功率模塊，在所述第二散熱腔體內(nèi)設(shè)有電抗器模塊，在所述第三散熱腔體內(nèi)設(shè)有低功率器件。

可選地，所述功率模塊的一端設(shè)有送風(fēng)組件，并且所述第一進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在所述機(jī)柜上與所述送風(fēng)組件相應(yīng)的位置。

可選地，所述功率模塊的另一端設(shè)有三相熱管散熱器，所述三相熱管散熱器與所述散熱風(fēng)道連通。

可選地，所述第一散熱腔體、散熱風(fēng)道、第一進(jìn)風(fēng)口和散熱裝置設(shè)于所述第二散熱腔體和第二進(jìn)風(fēng)口的上方。

可選地，在所述機(jī)柜的上端還設(shè)有控制電路板，并且在所述機(jī)柜的側(cè)壁與所述控制電路板相對(duì)地設(shè)置有第二通風(fēng)口。

可選地，所述機(jī)柜散熱系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述第三散熱腔體的側(cè)壁上設(shè)置有元器件固定板，所述低功率器件固定在所述元器件固定板上。

可選地，所述機(jī)柜散熱系統(tǒng)還包括：設(shè)置在所述機(jī)柜的上端的散熱排風(fēng)口，所述散熱裝置設(shè)置在所述散熱排風(fēng)口處。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一方面，提供一種變流器柜，包括如前所述任一種機(jī)柜散熱系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例提供的機(jī)柜散熱系統(tǒng)以及使用該機(jī)柜散熱系統(tǒng)的變流器柜在機(jī)柜內(nèi)設(shè)置用于對(duì)高功率器件的兩個(gè)散熱腔體，并且為這兩個(gè)散熱腔體設(shè)置統(tǒng)一的散熱風(fēng)道，從這兩個(gè)散熱腔體內(nèi)的高功率器件散發(fā)的熱量匯集到散熱風(fēng)道，并且通過設(shè)置在散熱風(fēng)道端部的散熱裝置進(jìn)行散發(fā)，從而獲得優(yōu)良的散熱性能。

附圖說明

圖1是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的變流器柜的正視圖；

圖2是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的變流器柜的后視圖；

圖3是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的變流器柜的正視內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖4是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的變流器柜的后視內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖5是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的變流器柜的側(cè)面剖視圖；

圖6是示出本實(shí)用新型實(shí)施例的功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

100、機(jī)柜；10、散熱裝置；20、第一散熱腔體；30、第二散熱腔體；40、散熱風(fēng)道；50、第三散熱腔體；60、控制電路板；110、第一進(jìn)風(fēng)口；120、第二進(jìn)風(fēng)口；130、第一通風(fēng)口；140、第二通風(fēng)口；150、支撐隔板；21、功率模塊；31、電抗器模塊；51、元器件固定板；211、送風(fēng)組件；212、三相熱管散熱器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)柜散熱系統(tǒng)和變流器柜。

需要說明，本實(shí)用新型提出的機(jī)柜散熱系統(tǒng)適用于任何需要容納包括功率模塊、電抗器等高功率器件以及低功率器件的機(jī)柜，而不限于這里提及的變流器柜。在本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例中，僅以變流器柜為例對(duì)機(jī)柜散熱系統(tǒng)給予詳細(xì)描述。

參照?qǐng)D1～圖5，根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，一種機(jī)柜散熱系統(tǒng)包括散熱裝置10、第一散熱腔體20、散熱風(fēng)道40和第二散熱腔體30。其中，第一散熱腔體20與設(shè)置在機(jī)柜100一側(cè)的第一進(jìn)風(fēng)口110連通，第二散熱腔體30與設(shè)置在機(jī)柜100另一側(cè)的第二進(jìn)風(fēng)口120連通。這里的另一側(cè)可以與設(shè)置有第一進(jìn)風(fēng)口110的一側(cè)相對(duì)，即第一進(jìn)風(fēng)口110和第二進(jìn)風(fēng)口120設(shè)置在機(jī)柜100的柜體上的相對(duì)側(cè)，也可以與第一進(jìn)風(fēng)口110相鄰。此外，設(shè)置在機(jī)柜100內(nèi)的散熱風(fēng)道40分別與第一散熱腔體20和第二散熱腔體30連通，并且散熱風(fēng)道40通過散熱裝置10與機(jī)柜100的外部相通。散熱裝置10將機(jī)柜100內(nèi)因器件運(yùn)行發(fā)熱加熱的空氣排出機(jī)柜100，從而達(dá)到對(duì)機(jī)柜100內(nèi)的器件散熱的效果。

在圖5示出的機(jī)柜剖視圖中還示出了環(huán)境空氣吹入機(jī)柜100和排出機(jī)柜100的流向。參照?qǐng)D5，環(huán)境空氣分別從第一進(jìn)風(fēng)口110和第二進(jìn)風(fēng)口120(如圖2所示)吹入機(jī)柜100內(nèi)的第一散熱腔體20和第二散熱腔體30，對(duì)設(shè)置在第一散熱腔體20和第二散熱腔體30內(nèi)的器件(如功率模塊、電抗器模塊等)進(jìn)行散熱。此后，在散熱過程中經(jīng)過加熱的空氣流入散熱風(fēng)道40，并流向散熱裝置10，由散熱裝置10將加熱的空氣排到機(jī)柜100外部。

為了得到更好的散熱效果，散熱裝置10可采用離心風(fēng)機(jī)將加熱的空氣吸入，并排出機(jī)柜100。此外，還可利用空氣熱脹冷縮的原理，散熱風(fēng)道40在機(jī)柜100內(nèi)豎直地設(shè)置，熱空氣沿散熱風(fēng)道40向上運(yùn)動(dòng)，利于熱空氣運(yùn)動(dòng)并被排出。相應(yīng)地，在一種可行的實(shí)現(xiàn)方式中，在機(jī)柜100的上端設(shè)有散熱排風(fēng)口，散熱裝置10設(shè)置在散熱排風(fēng)口處。散熱裝置10的離心風(fēng)機(jī)，將向上吸入的熱空氣旋轉(zhuǎn)90°水平向機(jī)柜100的背側(cè)排出，在此過程中不產(chǎn)生出風(fēng)風(fēng)量的明顯損耗。

通常，變流器柜包括功耗不同、對(duì)部署環(huán)境要求不同的各種器件。因此，可選地，如圖5所示，在第二散熱腔體30內(nèi)靠近設(shè)置有第一進(jìn)風(fēng)口110的一側(cè)隔出第三散熱腔體50?？墒褂酶舭鍙牡诙崆惑w30隔出第三散熱腔體50。也就是說，在隔出第三散熱腔體50后，第二散熱腔體30內(nèi)剩余的空間為第二散熱腔體30。

相應(yīng)地，在一種可實(shí)施方式中，在第一散熱腔體20內(nèi)設(shè)有功率模塊21，在第二散熱腔體30內(nèi)設(shè)有電抗器模塊31，在第三散熱腔體50內(nèi)設(shè)有低功率器件。這里，低功率器件相對(duì)于IGBT等功率器件功率較低，可包括但不限于，控制電路、通信電路、銅排等電路中的元器件。由此，將功率模塊21、電抗器模塊31和低功率器件分別放置于獨(dú)立的區(qū)域內(nèi)，可防止低功率器件受到磁性較強(qiáng)、熱輻射較強(qiáng)的高功率器件的干擾。

由于低功率器件的散熱量相對(duì)較低，可通過自然通風(fēng)的方式對(duì)這些器件進(jìn)行散熱，因此可選地，在第三散熱腔體50的機(jī)柜100側(cè)壁設(shè)有至少一個(gè)第一通風(fēng)口130，設(shè)置在第三散熱腔體50內(nèi)的低功率器件在運(yùn)行中散發(fā)的熱量可通過這些第一通風(fēng)口130排放到機(jī)柜100外部。此外，可將低功率器件固定在例如第三散熱腔體50側(cè)壁上的元器件固定板51上。

功率模塊21是變流器中的重要部件，也是主要的發(fā)熱部件，因此通常需要為功率模塊21單獨(dú)設(shè)置散熱機(jī)制。相應(yīng)地，根據(jù)本實(shí)用新型的一種可實(shí)施方式，在功率模塊21的一端設(shè)置送風(fēng)組件211，并且第一進(jìn)風(fēng)口110設(shè)置在所述機(jī)柜100上與所述送風(fēng)組件211相應(yīng)的位置。通過該送風(fēng)組件211從第一進(jìn)風(fēng)口110將環(huán)境空氣強(qiáng)力吸入功率模塊21，以對(duì)功率模塊21進(jìn)行散熱。該送風(fēng)組件211可采用例如軸流風(fēng)機(jī)。

另一方面，還在功率模塊21的另一端設(shè)有三相熱管散熱器212，所述三相熱管散熱器212與所述散熱風(fēng)道40連通，以將三相熱管散熱器212的熱量從散熱風(fēng)道40排出，進(jìn)一步對(duì)功率模塊21進(jìn)行散熱。與傳統(tǒng)的散熱器相比，三相熱管散熱器在同等散熱量的情況下體積更小，利于提高功率模塊21的散熱性能，減少機(jī)柜的占用空間，從而降低機(jī)柜的柜體成本。

可將設(shè)置在機(jī)柜100內(nèi)的器件模塊化，例如功率模塊21、電抗器模塊31和可固定在元器件固定板51上的低功率器件，將這些模塊化的器件分別安裝在第一散熱腔體20、第二散熱腔體30、第三散熱腔體50內(nèi)，再進(jìn)行器件之間的連接操作。

此外，可選地，在機(jī)柜100的上端還設(shè)有變流器柜的控制電路板60，并且在機(jī)柜100的側(cè)壁與控制電路板相對(duì)地設(shè)置有第二通風(fēng)口140。如圖5所示，在機(jī)柜100內(nèi)的上部、與散熱裝置10相對(duì)的位置設(shè)置了控制電路板60，并且在機(jī)柜100的側(cè)壁上相應(yīng)地設(shè)置有第二通風(fēng)口140，由此，控制電路板在運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量由第二通風(fēng)口140排出。這樣，可獨(dú)立安裝控制電路板60，并且充分地利用機(jī)柜100內(nèi)的空間來放置器件并有效地進(jìn)行散熱。

在此基礎(chǔ)上，還可將第三散熱腔體50隔為兩個(gè)子艙體，例如橫向地分隔為直流側(cè)子腔體和交流側(cè)子艙體，從而有序地布置低功率器件，并且利于直流側(cè)子腔體和交流側(cè)子艙體內(nèi)的器件與第二散熱腔體30內(nèi)的電抗器模塊31和第一散熱腔體20內(nèi)的功率模塊21接線連接。直流側(cè)子腔體內(nèi)設(shè)有直流側(cè)單元模塊，交流側(cè)子艙體內(nèi)設(shè)有交流側(cè)元器件，如交流斷路器、接線端子等。

在圖1～圖5示出的機(jī)柜中，機(jī)柜100通過支撐隔板150被上下分隔成兩部分，其中，第一散熱腔體20、散熱風(fēng)道40、第一進(jìn)風(fēng)口110和散熱裝置10設(shè)于機(jī)柜100的上部，第二散熱腔體30、第三散熱腔體50和第二進(jìn)風(fēng)口120設(shè)于機(jī)柜100的下部。也就是說，將第一散熱腔體20、散熱風(fēng)道40、第一進(jìn)風(fēng)口110和散熱裝置10設(shè)于第二散熱腔體30、第三散熱腔體50和第二進(jìn)風(fēng)口120的上方。此外，將第一進(jìn)風(fēng)口110、第一散熱腔體20、第三散熱腔體50、第一通風(fēng)口130和第二通風(fēng)口140設(shè)置在機(jī)柜100的前部，將散熱風(fēng)道40、第二散熱腔體30、散熱裝置10和第二進(jìn)風(fēng)口120設(shè)置在機(jī)柜100的后部。但是，需要指出，本實(shí)用新型提出的機(jī)柜散熱系統(tǒng)不限于上下分隔的方式，也可以采用其他適于符合散熱腔體設(shè)置、散熱風(fēng)道設(shè)置和器件設(shè)置的排布方式。

本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例還提供一種包括如前所述的機(jī)柜散熱系統(tǒng)中的機(jī)柜的變流器柜。

本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例提供的機(jī)柜散熱系統(tǒng)以及使用該機(jī)柜散熱系統(tǒng)的變流器柜在機(jī)柜內(nèi)設(shè)置用于對(duì)高功率器件的兩個(gè)散熱腔體，并且為這兩個(gè)散熱腔體設(shè)置統(tǒng)一的散熱風(fēng)道，從這兩個(gè)散熱腔體內(nèi)的高功率器件散發(fā)的熱量匯集到散熱風(fēng)道，并且通過設(shè)置在散熱風(fēng)道端部的散熱裝置進(jìn)行散發(fā)，從而獲得優(yōu)良的散熱性能。

此外，還可通過單獨(dú)隔出對(duì)低功率器件進(jìn)行散熱的散熱腔體以及散熱通風(fēng)口，通過自然通風(fēng)的方式對(duì)這些器件進(jìn)行散熱，有利于提高元器件的使用壽命，降低了銅排的成本。

以上所述，僅為本實(shí)用新型實(shí)施例的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型實(shí)施例揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。