机柜散热系统和变流器柜的制作方法

本实用新型实施例涉及变流器散热技术，尤其涉及一种机柜散热系统以及变流器柜。

背景技术：

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、周边环境的温度以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，提供一种机柜散热系统和变流器柜，以提高机柜内部的散热性能。

根据本实用新型实施例的一方面，提供一种机柜散热系统，所述机柜散热系统包括：散热装置；第一散热腔体，与设置在机柜一侧的第一进风口连通；第二散热腔体，与设置在所述机柜另一侧的第二进风口连通；散热风道，分别与所述第一散热腔体和所述第二散热腔体连通，并通过所述散热装置与所述机柜的外部相通。

可选地，在所述第二散热腔体内靠近设置有第一进风口的一侧隔出第三散热腔体，在所述第三散热腔体的机柜侧壁设有至少一个第一通风口。

可选地，在所述第一散热腔体内设有功率模块，在所述第二散热腔体内设有电抗器模块，在所述第三散热腔体内设有低功率器件。

可选地，所述功率模块的一端设有送风组件，并且所述第一进风口设置在所述机柜上与所述送风组件相应的位置。

可选地，所述功率模块的另一端设有三相热管散热器，所述三相热管散热器与所述散热风道连通。

可选地，所述第一散热腔体、散热风道、第一进风口和散热装置设于所述第二散热腔体和第二进风口的上方。

可选地，在所述机柜的上端还设有控制电路板，并且在所述机柜的侧壁与所述控制电路板相对地设置有第二通风口。

可选地，所述机柜散热系统还包括设置在所述第三散热腔体的侧壁上设置有元器件固定板，所述低功率器件固定在所述元器件固定板上。

可选地，所述机柜散热系统还包括：设置在所述机柜的上端的散热排风口，所述散热装置设置在所述散热排风口处。

根据本实用新型实施例的另一方面，提供一种变流器柜，包括如前所述任一种机柜散热系统。

本实用新型的示例性实施例提供的机柜散热系统以及使用该机柜散热系统的变流器柜在机柜内设置用于对高功率器件的两个散热腔体，并且为这两个散热腔体设置统一的散热风道，从这两个散热腔体内的高功率器件散发的热量汇集到散热风道，并且通过设置在散热风道端部的散热装置进行散发，从而获得优良的散热性能。

附图说明

图1是示出本实用新型实施例的变流器柜的正视图；

图2是示出本实用新型实施例的变流器柜的后视图；

图3是示出本实用新型实施例的变流器柜的正视内部结构图；

图4是示出本实用新型实施例的变流器柜的后视内部结构图；

图5是示出本实用新型实施例的变流器柜的侧面剖视图；

图6是示出本实用新型实施例的功率模块的结构示意图。

附图标记说明：

100、机柜；10、散热装置；20、第一散热腔体；30、第二散热腔体；40、散热风道；50、第三散热腔体；60、控制电路板；110、第一进风口；120、第二进风口；130、第一通风口；140、第二通风口；150、支撑隔板；21、功率模块；31、电抗器模块；51、元器件固定板；211、送风组件；212、三相热管散热器。

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机柜散热系统和变流器柜。

需要说明，本实用新型提出的机柜散热系统适用于任何需要容纳包括功率模块、电抗器等高功率器件以及低功率器件的机柜，而不限于这里提及的变流器柜。在本实用新型的示例性实施例中，仅以变流器柜为例对机柜散热系统给予详细描述。

参照图1～图5，根据本实用新型的示例性实施例，一种机柜散热系统包括散热装置10、第一散热腔体20、散热风道40和第二散热腔体30。其中，第一散热腔体20与设置在机柜100一侧的第一进风口110连通，第二散热腔体30与设置在机柜100另一侧的第二进风口120连通。这里的另一侧可以与设置有第一进风口110的一侧相对，即第一进风口110和第二进风口120设置在机柜100的柜体上的相对侧，也可以与第一进风口110相邻。此外，设置在机柜100内的散热风道40分别与第一散热腔体20和第二散热腔体30连通，并且散热风道40通过散热装置10与机柜100的外部相通。散热装置10将机柜100内因器件运行发热加热的空气排出机柜100，从而达到对机柜100内的器件散热的效果。

在图5示出的机柜剖视图中还示出了环境空气吹入机柜100和排出机柜100的流向。参照图5，环境空气分别从第一进风口110和第二进风口120(如图2所示)吹入机柜100内的第一散热腔体20和第二散热腔体30，对设置在第一散热腔体20和第二散热腔体30内的器件(如功率模块、电抗器模块等)进行散热。此后，在散热过程中经过加热的空气流入散热风道40，并流向散热装置10，由散热装置10将加热的空气排到机柜100外部。

为了得到更好的散热效果，散热装置10可采用离心风机将加热的空气吸入，并排出机柜100。此外，还可利用空气热胀冷缩的原理，散热风道40在机柜100内竖直地设置，热空气沿散热风道40向上运动，利于热空气运动并被排出。相应地，在一种可行的实现方式中，在机柜100的上端设有散热排风口，散热装置10设置在散热排风口处。散热装置10的离心风机，将向上吸入的热空气旋转90°水平向机柜100的背侧排出，在此过程中不产生出风风量的明显损耗。

通常，变流器柜包括功耗不同、对部署环境要求不同的各种器件。因此，可选地，如图5所示，在第二散热腔体30内靠近设置有第一进风口110的一侧隔出第三散热腔体50。可使用隔板从第二散热腔体30隔出第三散热腔体50。也就是说，在隔出第三散热腔体50后，第二散热腔体30内剩余的空间为第二散热腔体30。

相应地，在一种可实施方式中，在第一散热腔体20内设有功率模块21，在第二散热腔体30内设有电抗器模块31，在第三散热腔体50内设有低功率器件。这里，低功率器件相对于IGBT等功率器件功率较低，可包括但不限于，控制电路、通信电路、铜排等电路中的元器件。由此，将功率模块21、电抗器模块31和低功率器件分别放置于独立的区域内，可防止低功率器件受到磁性较强、热辐射较强的高功率器件的干扰。

由于低功率器件的散热量相对较低，可通过自然通风的方式对这些器件进行散热，因此可选地，在第三散热腔体50的机柜100侧壁设有至少一个第一通风口130，设置在第三散热腔体50内的低功率器件在运行中散发的热量可通过这些第一通风口130排放到机柜100外部。此外，可将低功率器件固定在例如第三散热腔体50侧壁上的元器件固定板51上。

功率模块21是变流器中的重要部件，也是主要的发热部件，因此通常需要为功率模块21单独设置散热机制。相应地，根据本实用新型的一种可实施方式，在功率模块21的一端设置送风组件211，并且第一进风口110设置在所述机柜100上与所述送风组件211相应的位置。通过该送风组件211从第一进风口110将环境空气强力吸入功率模块21，以对功率模块21进行散热。该送风组件211可采用例如轴流风机。

另一方面，还在功率模块21的另一端设有三相热管散热器212，所述三相热管散热器212与所述散热风道40连通，以将三相热管散热器212的热量从散热风道40排出，进一步对功率模块21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，利于提高功率模块21的散热性能，减少机柜的占用空间，从而降低机柜的柜体成本。

可将设置在机柜100内的器件模块化，例如功率模块21、电抗器模块31和可固定在元器件固定板51上的低功率器件，将这些模块化的器件分别安装在第一散热腔体20、第二散热腔体30、第三散热腔体50内，再进行器件之间的连接操作。

此外，可选地，在机柜100的上端还设有变流器柜的控制电路板60，并且在机柜100的侧壁与控制电路板相对地设置有第二通风口140。如图5所示，在机柜100内的上部、与散热装置10相对的位置设置了控制电路板60，并且在机柜100的侧壁上相应地设置有第二通风口140，由此，控制电路板在运行中产生的热量由第二通风口140排出。这样，可独立安装控制电路板60，并且充分地利用机柜100内的空间来放置器件并有效地进行散热。

在此基础上，还可将第三散热腔体50隔为两个子舱体，例如横向地分隔为直流侧子腔体和交流侧子舱体，从而有序地布置低功率器件，并且利于直流侧子腔体和交流侧子舱体内的器件与第二散热腔体30内的电抗器模块31和第一散热腔体20内的功率模块21接线连接。直流侧子腔体内设有直流侧单元模块，交流侧子舱体内设有交流侧元器件，如交流断路器、接线端子等。

在图1～图5示出的机柜中，机柜100通过支撑隔板150被上下分隔成两部分，其中，第一散热腔体20、散热风道40、第一进风口110和散热装置10设于机柜100的上部，第二散热腔体30、第三散热腔体50和第二进风口120设于机柜100的下部。也就是说，将第一散热腔体20、散热风道40、第一进风口110和散热装置10设于第二散热腔体30、第三散热腔体50和第二进风口120的上方。此外，将第一进风口110、第一散热腔体20、第三散热腔体50、第一通风口130和第二通风口140设置在机柜100的前部，将散热风道40、第二散热腔体30、散热装置10和第二进风口120设置在机柜100的后部。但是，需要指出，本实用新型提出的机柜散热系统不限于上下分隔的方式，也可以采用其他适于符合散热腔体设置、散热风道设置和器件设置的排布方式。

本实用新型的示例性实施例还提供一种包括如前所述的机柜散热系统中的机柜的变流器柜。

本实用新型的示例性实施例提供的机柜散热系统以及使用该机柜散热系统的变流器柜在机柜内设置用于对高功率器件的两个散热腔体，并且为这两个散热腔体设置统一的散热风道，从这两个散热腔体内的高功率器件散发的热量汇集到散热风道，并且通过设置在散热风道端部的散热装置进行散发，从而获得优良的散热性能。

此外，还可通过单独隔出对低功率器件进行散热的散热腔体以及散热通风口，通过自然通风的方式对这些器件进行散热，有利于提高元器件的使用寿命，降低了铜排的成本。

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。