逆变器及光储一体机的制作方法

本技术涉及光伏，特别涉及逆变器及光储一体机。

背景技术：

1、逆变器用于将直流电转换为交流电，被广泛应用于光伏系统、光储一体机等场景。

2、相关技术中，功率模块包括壳体、容纳于壳体内部的功率板、设置于壳体一侧外壁的散热翅。功率板包括功率电路板、设置于功率电路板两侧表面的多个功率器件，散热翅靠近功率电路板一侧的部分功率器件。然而，该类逆变器具有散热能力较差的问题。

技术实现思路

1、本技术公开了逆变器及光储一体机，能够解决相关技术中逆变器存在的散热能力较差的技术问题，具体而言，技术方案如下所示：

2、一方面，提供了一种逆变器，所述逆变器包括：壳体、第一功率板、第二功率板、隔板和散热翅，所述壳体包括底壳和盖板，所述盖板盖设于所述底壳的开口处以形成容置腔；所述第一功率板、所述第二功率板和所述隔板均位于所述壳体的容置腔内部，所述第一功率板的具有器件的表面和所述第二功率板的具有器件的表面均背离所述隔板布置，且所述第二功率板相对于所述第一功率板更靠近所述盖板；所述散热翅至少位于所述底壳的面向所述盖板的壁的外侧。其中，所述第一功率板包括多个第一器件，所述多个第一器件包括功率开关器件，所述第二功率板包括多个第二器件，所述多个第二器件包括：滤波电感和滤波电容。

3、本技术实施例提供的逆变器，一方面，沿着容置腔的深度方向，将功率模块拆分为第一功率板和第二功率板，两者通过隔板进行隔离，从而将集中式单一热源分隔为分散式的两组热源，利于使逆变器内部热量进行均衡分布，提升其散热能力。另一方面，根据第一功率板和第二功率板的位置以及器件的发热特性，来设置不同功率板上的器件类型，将发热量较大的功率开关器件设置于第一功率板，使其更靠近散热翅，这样，第一功率板上功率开关器件所产生的热量，可经由底壳快速传导至外侧的散热翅，热量传导链路短、散热损耗低、显著提升散热效率。同时，将发热量低于功率开关器件的滤波电感和滤波电容设置于远离散热翅的第二功率板，避免低发热量器件对散热翅所在区域的冗余占用，进一步利于逆变器内部热量的均衡分布，提升逆变器的散热能力。再一方面，通过在第一功率板和第二功率板之间设置隔板，隔板不仅能够将容置腔物理分为前后两个腔体，以降低逆变器整机热耦合风险，实现热量均衡分布，而且，隔板还可以在第一功率板和第二功率板之间形成电磁屏蔽，提升整机抗电磁干扰能力。

4、在一些可能的实现方式中，所述逆变器还包括风扇，所述风扇固定于所述第二功率板和所述盖板之间。

5、通过将风扇设置于第二功率板和盖板之间，风扇在该区域主动驱动腔内空气流动，形成扰流，快速带走第二功率板上第二器件所产生的热量，来解决前侧腔体热量积聚的问题，提高逆变器的整机散热效率。

6、在一些可能的实现方式中，所述第一功率板上具有第一通孔，所述第二功率板上具有第二通孔；所述隔板上具有第三通孔；所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔相连通，且三者在所述第一功率板上的正投影与所述风扇在所述第一功率板上的正投影至少部分地重合。

7、对于该种方案，第一通孔、第二通孔和第三通孔均作为气流通道（即风道），并且，风扇的送风区域能够对准各通孔所形成的气流通道。可见，本技术实施例通过上述各通孔形成贯通双层功率板和隔板的气流通道，风扇运行产生的强制对流，可由前侧腔体通过上述气流通道通入后侧腔体，在容置腔内部形成贯穿式气流，带动第一功率板和第二功率板之间的空气流通，使得第一功率板所产生的热量也可通过散热翅快速导出，快速均衡容置腔的内部温度，进一步增强逆变器散热效率。

8、在一些可能的实现方式中，所述风扇的中轴线与所述第二功率板的板面之间的夹角为a，30°≤a＜90°。

9、通过使风扇倾斜布置，来自风扇的一部分气流沿其中轴线方向斜向穿过各通孔，而另一部分气流会斜向扫过第二功率板的板面，对该板上分布的第二器件实现大范围吹扫，提升第二功率板全域的对流换热效率，避免第二功率板边缘、角落区域出现散热盲区。

10、在一些可能的实现方式中，所述隔板面向所述第一功率板或者所述第二功率板中的至少一者的表面具有凸台，所述凸台与所述第一功率板或者所述第二功率板中的至少一者之间夹设有导热垫；和/或，所述隔板具有液冷流道。

11、对于导热垫方案而言，凸台通过导热垫与对应的功率板紧密贴合，利于进一步将相应功率板产生的热量快速传导至隔板，借助隔板的金属板面扩大散热面积，实现辅助散热，进而进一步提升逆变器的散热效果。凸台可以是单一凸台状，也可以由多个凸筋配合构成，例如，凸台包括两个凸筋。对于液冷流道方案而言，冷却液在液冷流道循环流动，快速带走隔板由两层功率板传导来的热量，进一步提升逆变器的散热效果，满足逆变器的高功率、高发热场景等使用需求。

12、在一些可能的实现方式中，所述盖板的面向所述第二功率板的表面具有微齿结构。

13、微齿结构能够显著增加盖板的换热表面积，起到强化空气对流换热的效果，对于第二功率板的散热具有积极的促进作用。

14、在一些可能的实现方式中，所述第一功率板包括：第一电路板，以及，设置于所述第一电路板的背离所述隔板的一侧表面的所述多个第一器件；所述多个第一器件还包括：直流开关、功率变换电感和功率变换电容。

15、所述第二功率板包括：第二电路板，以及，设置于所述第二电路板的面向所述盖板的一侧表面的所述多个第二器件，所述多个第二器件还包括：继电器。

16、多个第一器件中的至少部分第一器件能够构成依次电性连接的直流输入电路和主逆变电路，输入电路为主逆变电路提供确保其正常工作的直流工作电压，主逆变电路通过半导体开关器件的导通与关断，实现逆变功能。

17、多个第二器件中的至少部分第二器件构成输出电路（所以，第二功率板也称为输出板），输出电路对逆变电路输出的交流电进行波形、频率、电压、电流的修正、补偿和调理，以满足使用需求。由于输出电路相对于主逆变电路具有相对较低的发热量，将其设置于第二功率板，利于均衡逆变器的腔内热量分布。

18、在一些可能的实现方式中，至少存在一个所述功率变换电感包括第一引脚和第二引脚；所述第一引脚电性连接至所述第一电路板；所述第二引脚的长度大于所述第一引脚，所述第二引脚贯穿所述第一电路板和所述隔板并电性连接至所述第二电路板。

19、对于该方案，上述功率变换电感自带长短两根引脚，较短的第一引脚与第一功率板本体导体，较长的第二引脚跨隔板向第二功率板延伸导电，这样，依靠电感自身金属引脚作为跨板导电载体，无需额外导线、铜排、连接器转接，直接建立第一功率板与第二功率板之间的电气通路。

20、在一些可能的实现方式中，所述底壳的面向所述盖板的壁的外侧具有至少一个凹腔，所述凹腔由所述底壳的壁朝着靠近所述盖板的方向凹陷而成，部分所述散热翅位于所述凹腔内。

21、对于上述方案，基于底壳壁体向内凹陷形成凹腔的结构设计，利于使凹腔处布设的散热翅整体向浅腔内部发热器件靠拢，缩短浅腔内器件至散热翅之间的传热路径，强化散热性能。另外，浅腔内部具有多种器件，器件本体高度参差不齐，通过凹腔设计，在不增大底壳整体外形尺寸、不扩大逆变器整机体积的前提下，匹配不同高度器件装配需求。

22、在一些可能的实现方式中，所述逆变器还包括：位于所述壳体的容置腔内部的通信板和控制板，所述通信板和所述控制板均垂直固定于所述第二功率板的具有器件的表面，且所述通信板和所述控制板均与所述第二功率板电性连接。

23、通信板和控制板的上述布置方案，具有布线短、信号损耗小，抗干扰性能强等效果，并且，采用上述垂直立板叠置方式，可充分利用容置腔的深度方向上的空间，无需额外预留水平安装区域，利于缩小逆变器的整机体积，进而提升整机空间利用率和功率密度。

24、在一些可能的实现方式中，所述通信板和所述控制板分别位于所述第二功率板的沿长度方向分布的两侧，所述逆变器还包括风扇，所述风扇还位于所述通信板和所述控制板之间。

25、一方面，控制板负责功率驱动、电压电流采样等强信号，通信板负责无线通信、对外数据交互等弱信号，两者沿第二功率板的沿长度方向两侧分布，不仅能够实现强弱电物理分区隔离，满足绝缘要求，还可抑制强弱信号电磁串扰，保障通信稳定性。另一方面，通信板和控制板设置在风扇的两侧，利于使风扇提供的扰流能够同时到达通信板和控制板，避免逆变器腔内热量局部积聚。

26、在一些可能的实现方式中，所述逆变器还包括多个连接端子，所述多个连接端子贯穿并固定于所述壳体的侧壁；所述多个连接端子包括：多个第一功率端子和多个通信端子，所述多个第一功率端子中的部分第一功率端子的位于所述壳体内部的一端固定并电性连接至所述第一功率板，所述多个第一功率端子中的另一部分第一功率端子的位于所述壳体内部的一端固定并电性连接至所述第二功率板，所述多个通信端子的位于所述壳体内部的一端固定并电性连接至所述第二功率板。

27、通过使多个第一功率端子和通信端子直接连接至相应的功率板，实现端子的免线缆装配，避免了线缆空间占用和布线限制，这不仅利于进一步提升逆变器的空间利用率，还利于简化端子的装配工序，提升逆变器的生产效率。可见，连接端子免线缆装配，能够进一步提升逆变器的空间利用率，利于使逆变器兼具体积小型化和高功率密度的优势。

28、在一些可能的实现方式中，所述多个第一功率端子和所述多个通信端子，与所述第一功率板或者所述第二功率板的连接方式，各自独立地选自焊接或者螺钉连接中的至少一种。

29、焊接连接阻抗低、信号传输稳定，螺钉连接接触面积大、紧固力强，两种连接方式均能保障稳定电气导通，同时，均能够减少内部走线占用空间，提升整机功率密度，契合逆变器的小型化设计。

30、在一些可能的实现方式中，所述底壳包括沿第二方向分布的第一侧壁和第二侧壁，所述多个第一功率端子和所述多个通信端子均固定于所述第一侧壁；所述第二方向为所述底壳的长度方向。

31、通过使多个第一功率端子和多个通信端子布置于同一侧壁，这样，端子出线时仅从壳体的单侧引出，无需两侧同时出线，利于使逆变器整机外部接线规整，安装及运维更加便捷。

32、在一些可能的实现方式中，所述多个第一功率端子包括pv端子、ac并网端子、ac离网端子和v2h端子；所述多个通信端子包括：fe网口和com端子；所述逆变器还包括贯穿并固定于所述壳体的侧壁的开关旋钮；所述开关旋钮、所述pv端子和所述v2h端子均固定并电性连接至所述第一功率板；所述fe网口、所述com端子、所述ac并网端子和所述ac离网端子均固定并电性连接至所述第二功率板。上述各类连接端子分别就近匹配对应的功率板，以顺利实现连接端子的免线缆安装。

33、在一些可能的实现方式中，所述开关旋钮、所述pv端子和所述v2h端子在所述第一侧壁上沿第三方向依次分布；所述fe网口、所述com端子、所述ac并网端子和ac离网端子在所述第一侧壁上沿第三方向依次分布；其中，所述第三方向垂直于所述第一方向，并垂直于所述第二方向。如此设置，利于使强电端子和弱电端子在逆变器的宽度方向上进行有效地分区和规整排布，使得出线更加顺畅。

34、在一些可能的实现方式中，所述底壳包括沿所述第三方向分布的第三侧壁和第四侧壁，所述多个连接端子还包括电性连接至所述第一功率板的第二功率端子，所述第二功率端子位于所述第三侧壁的远离所述盖板的一侧，所述第二功率端子还用于连接电池包，能够实现逆变器与电池包之间的电能双向传输。

35、在一些可能的实现方式中，所述开关旋钮、所述pv端子和所述v2h端子沿着靠近所述第三侧壁的方向依次分布；所述fe网口、所述com端子、所述ac并网端子和所述ac离网端子沿着靠近所述第三侧壁的方向依次分布。

36、在逆变器的应用状态下，pv端子、ac并网端子、ac离网端子和v2h端子，可以整体位于逆变器的下方，以及，开关旋钮、fe网口和com端子，可以整体位于逆变器的上方，第一功率端子和通信端子实现上下分区，使得逆变器的内部走线和外部走线均更加顺畅，便于整机安装。而且，该种布局方式，还使得各类端子的操作逻辑更贴合用户使用习惯，增强用户体验。

37、在一些可能的实现方式中，所述底壳的第一侧壁外侧具有第一容置槽，所述第一容置槽由所述第一侧壁朝着靠近所述第二侧壁的方向凹陷而成；所述ac并网端子、所述ac离网端子、所述pv端子和所述v2h端子均位于所述第一容置槽内部。通过上述布置，第一功率端子相对于通信端子整体内凹，不仅使得第一功率端子和通信端子的分区更加明确和明显，还利于对各第一功率端子形成防护作用。

38、在一些可能的实现方式中，所述逆变器还包括天线，所述天线与所述底壳的面向所述盖板的壁的靠近所述第二侧壁的一侧可转动连接，且所述天线还电性连接至所述第二功率板。

39、通过使天线布置在底壳的靠近第二功率板区域，利于缩短天线至通信板的走线长度，降低信号损耗。并且，天线靠近第二侧壁，即远离上述各连接端子，还利于降低电磁干扰，保障无线通信稳定性。此外，天线的可转动式设计，使其能够收纳至贴合腔壁，运输、存放时不凸出壳体，节省包装与堆放空间，降低磕碰损坏风险。

40、第二方面，提供了一种光储一体机，所述光储一体机包括：电池包、以及，第一方面所述的逆变器，所述逆变器堆叠设置于所述电池包的顶壁，且所述逆变器与所述电池包电性连接。

41、本技术实施例提供的光储一体机，具有上述涉及的逆变器的所有优点，在此不再赘述。对于光储一体机而言，逆变器直接堆叠在电池包的顶部，使其在户用、光伏电站场景均部署更快，占用场地面积更小。

42、在一些可能的实现方式中，所述逆变器包括第二功率端子，所述第二功率端子位于所述逆变器的第三侧壁的远离盖板的一侧；所述逆变器通过第三侧壁与所述电池包的顶壁相接触，且所述第二功率端子与设置于所述电池包顶壁上的连接器相插接。通过上述方式，即可实现逆变器与电池包的机械连接和电气连接。