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CN115066165A - 一种户外设备的散热结构及集中式逆变一体机 - Google Patents

一种户外设备的散热结构及集中式逆变一体机 Download PDF

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张融森
周俊杰
包鑫
赵渊
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Abstract

本发明公开了一种户外设备的散热结构及集中式逆变一体机，将逆变器与变压器之间连接铜排、连接腔体与逆变器交流侧内部腔体联通，铜排所产生的热量排放到逆变器内部，充分利用通过逆变器内部的热交换器将废热排至外部环境。不仅解决了逆变器与变压器之间连接铜排及连接腔体的散热问题，同时也可以降低铜排的截面尺寸。逆变器与变压器之间连接铜排及连接腔体温度的降低，提高了内部器件的使用寿命。

Description

一种户外设备的散热结构及集中式逆变一体机
技术领域
本发明属于输变电设备技术领域，具体涉及一种户外设备的散热结构及集中式逆变一体机。
背景技术
随着1500V户外逆变器的发展，集中式逆变器单机的功率等级基本上已经到顶，无法满足大方阵光伏电站的容量需求，因此在逆集中式逆变器的设计中大部分厂家开始转变设计理念，借鉴组串式逆变器的设计思路，采用模块化并联的方式，将大功率集中式逆变器进行单机模块化设计，通过多台并联以实现更大功率等级。逆变器单机的模块化设计，采用多台并联方式可满足大方阵光伏电站对大功率集中式逆变器的需求。
目前国内市场上以大功率集中式逆变一体机(逆变器和变压器出厂时放置在一起)产品为主，集中式一体机包含一台多或多台集中式逆变器单元及一台匹配的变压器。业主为了节省电站的建设成本与物料成本，要求逆变器与变压器放置在一个底座上，之间采用铜排连接。逆变器与变压器采用铜排连接虽节省了项目建设及物料成本，但对带来了新的问题，即，三相铜排放置在一个密闭的空间内无发散热，铜排及腔体的温度会持续的升高，其内部安装的互感器、线缆等如长期工作在高温的环境中会使绝缘材料加剧老化，长时间可能出现着火风险。因此如何散掉逆变器与变压器处连接铜排及腔体内部的废热，是面临的一个新的问题。目前对于户外大功率逆变一体机连接铜排及连接腔体的散热主要有以下几种形式。
(1)增加逆变器与变压器连接铜排的尺寸减小铜排的电阻，从而降低发热量；
(2)在逆变器与变压器连接腔体外部增加风机，采用强迫风冷方式散热；
(3)在逆变器与变压器连接腔体上部位置增加弯头，使连接腔体与外部环境联通，利用“烟囱效应”，对腔体进行自然对流散热；
(4)在逆变器与变压器连接铜排上增加小的散热器，散热铜排上的热量。
以上及种散热方式存在以下问题。
(1)采用增加铜排尺寸虽可以解决铜排的发热问题、进而降低连接腔体内部温度，但铜排的成本比较高，会使整机成本增加；
(2)在逆变器与变压器连接腔体下部增加散热风机或在上部增加弯头对流散热，会使连接腔体与外部联通，导致整个连接腔体内部的防护等级无法满足要求；
(3)在连接铜排上增加小的散热器虽可降低铜排的热量，但铜排所产生的热量仍然会聚集在连接腔体内部无法散掉，整个连接腔体温度会不断升高。
发明内容
本发明提供了一种户外设备的散热结构及集中式逆变一体机，在不增加铜排成本的前提下，对逆变器与变压器处连接铜排及腔体内部进行散热。
为达到上述目的，本发明一种户外设备的散热结构，包括散热风机和连接腔体，连接腔体用于容置连接铜排，连接腔体的一端和逆变器连通，逆变器上安装有热交换器；散热风机设置在逆变器内和连接腔体连接的一侧，散热风机下方设置有回风孔。
进一步的，连接腔体中设置有隔板，隔板的长度小于连接腔体的长度，隔板上方为上腔体，下方为下腔体，上腔体与散热风机的水平轴线在同一平面上，下腔体与回风孔的水平轴线在同一平面上。
进一步的，上腔体的高度大于下腔体的高度。
进一步的，连接铜排位于上腔体。
进一步的，连接腔体的主体部分为两端开口的壳体，包括依次首尾相连接的四个侧板，主体两端外侧设置有一圈连接板，连接板上开设有螺纹孔。
一种集中式逆变一体机，包括一台或多台并联的逆变器、一台变压器和连接铜排；逆变器上安装有热交换器；连接铜排外设置有连接腔体，连接铜排一端与逆变器三相交流输出铜排连接，另一端与变压器三相输入铜排连接；连接腔体第一端与逆变器连通，第二端与变压器连接；逆变器和连接腔体连接的内壁设置有散热风机，散热风机下方设置有回风孔。
进一步的，散热风机有两个，分别设置在逆变器三相交流输出铜排两侧。
进一步的，回风孔为矩形孔。
进一步的，连接腔体第一端与逆变器对接法兰固定连接，第二端与变压器对接法兰固定连接。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
本发明包括连接腔体、散热风机和回风孔，铜排所产生的热量排放到逆变器内部，散热风机和回风孔进入热交换器，通过热交换器将废热排至外部，解决了逆变器与变压器之间连接铜排及连接腔体的散热问题，连接铜排及连接腔体温度的降低，提高了内部器件的使用寿命，同时可使得接铜排用量更少，使整机成本进一步降低。
进一步的，在连接腔体中设置隔板，使气流按照最佳散热路径流通，提高散热效果。
进一步的，在逆变器下部设置有两个散热风机，有效将连接腔体内的气流抽至逆变器中，使其进入热交换器，进行散热。
本发明大功率集中式逆变一体机中，将逆变器与变压器之间连接铜排、连接腔体与逆变器交流侧内部腔体连通，铜排所产生的热量排放到逆变器内部，充分利用逆变器内部的热交换器将废热排至外部环境。不仅解决了逆变器与变压器之间连接铜排及连接腔体的散热问题，同时也可以降低铜排的截面尺寸。逆变器与变压器之间连接铜排及连接腔体温度的降低，提高了内部器件的使用寿命。且整个大功率集中式逆变一体机中，逆变器与变压器之间的连接腔体与外部无直接气流交换，防护性能更高。
附图说明
图1为本发明整体布局图；
图2a为本发明逆变器与连接腔体连接一侧示意图；
图2b为本发明逆变器内部散热图示意图；
图3为本发明变压器三相输入端子及连接法兰图示意图；
图4为本发明逆变器与变压器连接铜排及连接腔体图；
图5为本发明逆变器与变压器连接铜排及腔体散热图。
附图中：1、变压器，2、逆变器，3、连接腔体，4、连接铜排，5、热交换器，6、散热风机，7、逆变器三相交流输出铜排，8、变压器三相输入铜排，9、逆变器对接法兰，10、变压器对接法兰，11、回风孔，31、上腔体，32、下腔体，33、隔板，34、侧板，35、连接板。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了克服现有大功率集中式逆变一体机中逆变器与变压器之间连接铜排及连接腔体的散热问题，本发明专利提供了一种结构简单、设计巧妙、性能可靠、防护性好、散热效率高的散热方案。
本发明所述的大功率集中逆变一体机布局图，本发明专利提供了一种结构简单、设计巧妙、性能可靠、防护性好、散热效率高的散热结构。
实施例1
参照图1，本发明的大功率集中式逆变一体机主要由一台或多台并联的逆变器2、一台匹配的变压器1、逆变器2与变压器1之间的连接铜排4，以及和保护连接铜排的封闭式连接腔体3构成。逆变器2与变压器2之间的连接铜排4一端与逆变器三相交流输出铜排7连接，另一端与变压器三相输入铜排8连接，连接腔体3设置在逆变器2与变压器1之间，第一端与变压器1连通，第二端与逆变器2连通，第一端与逆变器对接法兰9采用螺钉固定连接，第二端与变压器对接法兰10采用螺钉固定连接，逆变器2与变压器1之间的连接铜排4设置在连接腔体3内部。
参照图2a，逆变器交流侧设置有逆变器三相交流输出铜排7及与连接腔体3对接的逆变器对接法兰9，逆变器对接法兰9内侧逆变器三相交流输出铜排7两侧分别安装有一个散热风机6，散热风机6实现连接铜排4及连接腔体3内部的散热；散热风机6和三相交流输出铜排7下部开有两个回风孔11；逆变器对接法兰9与连接腔体3采用螺钉连接。
参照图2b，大功率户外逆变器内部腔体采用外加热交换器的方式对内部器件进行散热，在热交换器5内循环风机的作用下，气流在逆变器2内部循环，将热量传递至热交换器5上，热交换器5外循环将热量排出逆变器外部，实现散热。
图3为本发明变压器三相输入铜排8及变压器对接法兰10示意图，变压器三相输入铜排8与连接铜排4第二端连接，变压器对接法兰10与连接腔体3采用螺钉连接。
图4为本发明逆变器与变压器之间的连接铜排4及连接腔体3示意图，逆变器2与变压器1之间的连接铜排4设置在连接腔体3内部，一端与逆变器三相交流输出铜排7连接，一端与变压器三相输入铜排8连接；连接腔体3一端与逆变器对接法兰9连接，另一端与变压器对接法兰10连接。连接腔体3的主体部分为两端开口的壳体，包括依次首尾相连接的四个侧板34，主体两端外侧设置有一圈连接板35，所述连接板上开设有螺纹孔，用于与逆变器对接法兰9或变压器对接法兰10采用螺钉进行连接。连接腔体3中设置有隔板33，隔板33上方为上腔体31，下方为下腔体32，上腔体31的高度大于下腔体32的高度。连接铜排4位于上腔体31，上腔体31与逆变器法兰内侧风机及逆变器三相交流输出铜排7对齐后与逆变器交流侧相通，下腔体32与逆变器三相交流输出铜排7下部的回风孔11对其后与逆变器交流侧相通；隔板33的长度小于连接腔体3的长度，为气流流出流动通道，当散热风机6运行时可实现连接铜排4腔体内部的空气流动，从而达到散热的目的。
图5本发明逆变器与变压器连接铜排4及腔体散热图，大功率户外逆变器内部腔体采用外加热交换方式对内部器件进行散热，在热交换器5内循环风机的作用下，气流在逆变器内部循环，将热量传递至热交换器5上，热交换器5外循环将热量排出逆变器外部；逆变器交流端设置有三相交流输出铜排及逆变器对接法兰9，逆变器对接法兰9内侧上部安装有散热风机6，下部开有回风孔11，连接腔体3内部有一块隔板33，将连接腔体3分为上下两部分，连接铜排4位于上腔体31，上腔体31与逆变器法兰内侧风机及三相交流输出铜排对齐后与逆变器交流侧相通，下腔体32与风机和逆变器三相交流输出铜排7下部的回风孔11对其后与逆变器交流侧相通；连接腔体3中部隔板33靠近变压器一侧开有孔，当逆变器法兰内侧的风机运行时，可实现连接腔体3内部的空气流动，从而达到对连接铜排4和连接腔体3散热的目的。
实施例2
一种逆变一体机用散热结构，包括热交换器5、散热风机6和连接腔体3，逆变一体机包括一台多或多台集中式逆变器2及一台匹配的变压器1，变压器1和逆变器通过连接铜排4连接；连接腔体3第一端和逆变器2连接，第二端和变压器1连接。
连接腔体3的主体部分为两端开口的壳体，包括依次首尾相连接的四个侧板，主体两端外侧设置有一圈连接板，所述连接板上开设有螺纹孔，用于与逆变器或变压器进行连接。逆变器2下部设置有两个散热风机6，散热风机6下方设置有两个矩形的回风孔11。连接腔体3中设置有隔板33，隔板33上方为上腔体31，下方为下腔体32。连接铜排4位于上腔体31，上腔体31与逆变器内的散热风机及逆变器三相交流输出铜排7对齐后与逆变器交流侧相通，下腔体32与逆变器三相交流输出铜排7下部的回风孔11对其后与逆变器交流侧相通；隔板33的长度小于连接腔体3的长度，为气流流出流动通道，当散热风机6运行时，逆变器的气流从回风孔11进入下腔体32，流动至连接腔体3靠近变压器的一侧后，通过隔板与变压器侧壁之间的通道流动至上腔体31，再在散热风机的作用下从上腔体31流动至热交换器，通过热交换器进行散热。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种户外设备的散热结构，其特征在于，包括散热风机(6)和连接腔体(3)，所述连接腔体(3)用于容置连接铜排(4)，所述连接腔体(3)的一端和逆变器(2)连通，所述逆变器(2)上安装有热交换器(5)；所述散热风机(6)设置在逆变器(2)内和连接腔体(3)连接的一侧，所述散热风机(6)下方设置有回风孔(11)。
2.根据权利要求1所述的一种户外设备的散热结构，其特征在于，所述连接腔体(3)中设置有隔板(33)，隔板(33)的长度小于连接腔体(3)的长度，隔板(33)上方为上腔体(31)，下方为下腔体(32)，所述上腔体(31)与散热风机(6)的水平轴线在同一平面上，所述下腔体(32)与回风孔(11)的水平轴线在同一平面上。
3.根据权利要求2所述的一种户外设备的散热结构，其特征在于，所述上腔体(31)的高度大于下腔体(32)的高度。
4.根据权利要求1或3所述的一种户外设备的散热结构，其特征在于，所述连接铜排(4)位于上腔体(31)。
5.根据权利要求1所述的一种户外设备的散热结构，其特征在于，所述连接腔体(3)的主体部分为两端开口的壳体，包括依次首尾相连接的四个侧板(34)，主体两端外侧设置有一圈连接板(35)，所述连接板上开设有螺纹孔。
6.一种集中式逆变一体机，其特征在于，包括一台或多台并联的逆变器(2)、一台变压器(1)和连接铜排(4)；所述逆变器(2)上安装有热交换器(5)；所述连接铜排(4)外设置有连接腔体(3)，所述连接铜排(4)一端与逆变器三相交流输出铜排(7)连接，另一端与变压器三相输入铜排(8)连接；所述连接腔体(3)第一端与逆变器(2)连通，第二端与变压器(1)连接；所述逆变器(2)和连接腔体(3)连接的内壁设置有散热风机(6)，所述散热风机(6)下方设置有回风孔(11)。
7.根据权利要求6所述的一种集中式逆变一体机，其特征在于，所述散热风机(6)有两个，分别设置在逆变器三相交流输出铜排(7)两侧。
8.根据权利要求6所述的一种集中式逆变一体机，其特征在于，所述回风孔(11)为矩形孔。
9.根据权利要求6所述的一种集中式逆变一体机，其特征在于，所述连接腔体(3)第一端与逆变器对接法兰(9)固定连接，第二端与变压器对接法兰(10)固定连接。
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