一种变流器的制作方法

1.本发明涉及储能技术领域，特别涉及一种变流器。


背景技术：

2.近年来，随着变流器的快速发展，变流器单机容量不断提高，对变流器的功率密度要求也逐渐提高。而现有的变流器柜一般设计为多个柜体组合而成，包括并网柜、配电柜、功率柜、控制柜等，存在的问题是体积大、功率密度低、成本高，在现场应用过程中由于布置空间小，经常会遇到运输不方便，安装困难等问题。
3.针对上述问题，已有很多变流器在结构上进行了改进，进而能够在满足功能需求的前提下，充分利用柜内空间，提高功率密度。例如专利201921122901.2中公开了一种储能变流器结构，其采用竖向隔板将储能变流器柜体划分为配电腔室和功率腔室两个腔室，并将储能变流器中的各功能模块及器件按照功能划分，紧密布置于两个腔室内，这种布局使得所述储能变流器整机体积相对较小，提高了功率密度。再例如，专利202011222470.4中公开了一种功率柜及变流器，其通过带有通孔的横向隔板将柜体分为上下两个腔体，将功率模块置于下方腔体中，以及电抗器设置于上层腔体中，使得冷却气流从下方进入后，依次经由功率模块及电抗器后排出。


技术实现要素：

4.为提高变流器的功率密度，本发明提供一种变流器，包括：
5.并网控制柜，包括第一腔体，所述第一腔体内布置有直流保护模块、交流保护模块、控制模块以及第一散热模块；以及
6.功率柜，设置于所述并网控制柜的一侧，与所述并网控制柜采用背对背连接，且包括：
7.第二腔体，所述第二腔体内部设置有电抗器组件以及第二散热模块；以及
8.第三腔体，设置于所述第二腔体的上方，所述第三腔体内部设置有功率模块、电容滤波模块以及第三散热模块。
9.进一步地，所述功率模块、电容滤波模块、电抗器组件以及直流保护模块均为两组。
10.进一步地，所述第一散热模块包括第一散热风扇和换热器，所述第一散热模块布置于所述第一腔体的顶部；和/或
11.所述第二散热模块包括第二散热风扇和换热器，所述第二散热模块布置于所述第二腔体的顶部；和/或
12.所述第三散热模块包括第三散热风扇和换热器，所述第三散热模块布置于所述第三腔体的底部。
13.进一步地，所述电容滤波模块通过铜排或电缆与所述直流保护模块以及功率模块连接。
14.进一步地，所述功率模块通过铜排或电缆与所述电抗器组件连接。
15.进一步地，所述电抗器组件通过铜排或电缆与所述电流保护模块连接。
16.进一步地，所述并网控制柜还包括外部接口，所述外部接口设置于所述第一腔体的底部，所述直流保护模块通过铜排或线缆与外部的电池组连接，所述的交流保护模块通过铜排或线缆与外部的箱变机组连接。
17.进一步地，所述交流保护模块以及直流保护模块可为断路器或隔离开关或接触器等具有电路保护功能的电器件。
18.进一步地，所述变流器还包括：
19.直流预充电模块，设置于所述直流保护模块的一侧；
20.交流预充电模块，与所述直流预充电模块共用电阻，设置于所述直流保护模块的一侧；以及
21.交流滤波模块，设置于所述交流保护模块的一侧。
22.进一步地，所述变流器还包括交流防雷模块以及直流防雷模块，所述交流防雷模块以及直流防雷模块设置于所述外部接口的一侧。
23.进一步地，所述变流器还包括：
24.直流电磁干扰em i模块，设置于所述直流保护模块与所述电容滤波模块的电气连接件上；以及
25.交流电磁干扰em i模块，设置于所述交流保护模块与电抗器组件的电气连接件上。
26.在本发明中，所述“背对背连接”是指所述功率柜的第一面与所述并网控制柜的第二面彼此接触，其中，所述第一面是所述功率柜的能够以最短布线距离引出导线的面，并且所述第二面是所述并网控制柜的能够以最短布线距离引出导线的面。
27.本发明提供的一种变流器，例如可作为储能变流器使用，其将变流器分为三个腔体，且各腔体内设置独立的散热结构，使得各器件具有良好的散热环境，散热效率高。此外，根据功能将变流器的各器件及模块布置于不同的腔室内，直流侧优选采用双并联结构，即功率柜内放置两组功率模块、电容滤波模块、电抗器组件，并网控制柜放置两组直流保护模块，结构紧凑，整机体积小，功率密度高。同时，并网控制柜与功率柜采用背对背方式，电气连接母线路径最短，尤其对于双并联回路，均流好、成本低。
附图说明
28.为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
29.图1示出本发明一个实施例的一种变流器的结构示意图；以及
30.图2示出本发明一个实施例的一种变流器的正面视图。
具体实施方式
31.以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识
到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。
32.在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
33.在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。
34.在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。
35.为了在提高变流器功率密度的同时，保证其可维护性以及散热性能，本发明提供一种变流器，其将变流器分为三个腔体，且各腔体内设置独立的散热结构，使得各器件具有良好的散热环境，散热效率高。此外，所述变流器根据功能将各器件及模块布置于不同的腔室内，且在直流侧优选采用双并联结构，即功率柜内放置两组功率模块、电容滤波模块、电抗器组件，并网控制柜放置两组直流保护模块，结构紧凑，整机体积小，功率密度高。同时，并网控制柜与功率柜采用背对背方式，电气连接母线路径最短，尤其对于双并联回路，均流好、成本低。下面结合实施例附图，对本发明的方案做进一步描述。
36.图1示出本发明一个实施例的一种变流器的结构示意图。如图1所示，一种变流器，其内部通过竖向隔板001划分为并网控制柜100及功率柜200。所述竖向隔板001例如可通过螺钉、焊接、卡接等方式与所述变流器的外壳或骨架连接。
37.所述并网控制柜包括第一腔体101，所述第一腔体101中设置有直流保护模块111、交流保护模块112、控制模块113以及第一散热模块114。图2示出本发明一个实施例的一种变流器的正面视图，如图2所示，在本发明的一个实施例中，所述控制模块113设置于所述第一腔体相对于所述竖向隔板001的一侧，所述直流保护模块111设置于所述控制模块113与所述竖向隔板001之间，以及所述交流保护模块112设置于所述直流保护模块111的下方。为了便于操作及维护，在本发明的一个实施例中，所述控制模块113设置于机械安装架上，所述机械安装架设置于所述第一腔体相对于所述竖向隔板001的一侧，且可开合，一方面便于进行维修及控制操作，另一方面还可对置于所述机械安装架后部的直流保护器模块111进行保护。在本发明的一个实施例中，所述第一散热模块114布置于所述第一腔体的顶部，向下吹风，在所述第一腔体内形成循环风道，对第一腔体内布置的一个或多个部件进行散热，在本发明的一个实施例中，所述第一散热模块包括第一散热风扇和换热器。在本发明的一个实施例中，所述交流保护模块112以及直流保护模块11可以采用例如断路器或隔离开关或接触器等具有电路保护功能的电器件，其具体结构为本领域常用结构，在此不再赘述。
38.为了更好地实现变流，在本发明的一个实施例中，所述第一腔体内还设置有直流
预充电模块115、交流预充电模块116以及交流滤波模块117，其中，所述直流预充电模块115邻近所述直流保护模块111设置，为了便于直流进出线接线，优选设置于所述直流保护模块的上侧，所述交流预充电模块116以及交流滤波模块117邻近所述交流保护模块112设置，为了便于交流进出线接线，所述交流滤波模块117优选设置于所述交流保护模块112的两侧，在本发明的一个实施例中，所述交流预充电模块116与所述直流预充电模块115共用电阻，因此，所述交流预充电模块116优选设置于所述直流保护模块111的侧边。
39.为实现与外部电池组、箱变机组的连接，在本发明的实施例中，所述变流器还包括外部接口118,所述外部接口118设置于所述第一腔体101的底部，所述直流保护模块111以及交流保护模块112通过所述外部接口118分别连接至外部电池组及箱变机组。在本发明的一个实施例中，所述变流器的直流侧采用线缆与外部连接，在内部转接为进线铜排，具体而言，所述外部接口通过进线铜排与所述直流保护模块连接，且通过电缆连接至外部电池组，所述直流保护模块111可通过螺钉与进线铜排连接。类似地，所述交流保护模块112上可设置出线铜排，通过所述外部接口118转接为线缆后，与外部的箱变机组连接。应当理解的是，在本发明的其他实施例中，所述外部接口与所述直流保护模块和/或交流保护模块也可以通过线缆或其他方式实现电气连接，以及所述外部接口与外部电池组及箱变机组的电连接也可通过本领域常用的其他电气连接方式实现。为了避免雷电损害，在本发明的一个实施例中，所述变流器还包括交流防雷模块119以及直流防雷模块1110，所述交流防雷模块119设置于所述第一腔体101的底部，以便于从所述交流保护模块112的出线铜排处接线；以及所述直流防雷模块1110设置于所述第一腔体101的底部，以便于从所述直流保护模块111的进线铜排处接线。
40.所述功率柜200与所述并网控制柜100采用背对背形式，其内部的器件和/或模块均可通过铜排或电缆的方式进行电气连接，一方面可以使得电气连接母线路径最短，另一方面还可以使得所述变流器实现前后维护方式，即所述功率柜及并网控制柜可分别从远离所述竖向隔板的一侧进行独立维护，具体而言，若将所述并网控制柜100的一侧视为正面，以及所述功率柜200所在的一侧视为反面，则所述功率柜200内部的器件从反面进行维护，以及所述并网控制柜100内的器件从正面进行维护。在此，术语“背靠背连接”是指，功率柜的可以最短距离引出引线的一面，即功率柜的第一面，与并网控制柜的可以最短距离引出引线的一面，及并网控制柜的第二面，彼此接触。
41.所述功率柜内部通过横向隔板002划分为第二腔体201以及第三腔体202，其中，所述第二腔体201包括功率柜第一面的第一部分，以及所述第三腔体202包括功率柜第一面的第二部分，优选地，所述第二腔体201位于所述第三腔体202的下方。所述第二腔体201内部设置有电抗器组件211以及第二散热模块212，以及所述第三腔体内部设置有功率模块221、电容滤波模块222以及第三散热模块223。其中，所述电容滤波模块222与第一腔体101内的直流保护模块111电连接，在第三腔体202内和所述功率模块221连接，所述功率模块221通过所述电抗器组件211与所述第一腔体101内的交流保护模块112连接。具体而言，所述直流保护模块111的出线铜排穿过所述竖向隔板001与所述电容滤波模块222连接，所述电容滤波模块222在第三腔体内与所述功率模块221采用螺钉连接，以及所述功率模块221的出线铜排穿过所述横向隔板002与第二腔体201内的电抗器组件211连接，所述电抗器组件211的出线铜排穿过所述竖向隔板001与所述第一腔体101内的交流保护模块112连接。所述交流
保护模块112及和直流保护模块111分别与第二腔体及第三腔体的位置相对应，以保证主母线电器路径最短，同时，在本发明的实施例中，交流侧及直流侧均采用下方走线，进而在保证母线走线一致性的同时，能够尽可能充分地利用空间。
42.将所述电抗器组件211设置于位于下方的第二腔体内部，主要出于发明人的如下洞察：电抗器组件的体积及重量较大，设置于功率柜的底部，有利于保证柜体结构的稳定性，同时，由于所述横向隔板002的存在，配合设置于第二腔体顶部的第二散热模块212，可以使得第二腔体内部形成自循环内部风道，对第二腔体内布置的一个或多个部件进行散热，进而避免电抗器热量对功率模块产生影响。在本发明的一个实施例中，所述第二散热模块布置于所述第二腔体的顶部，在本发明的一个实施例中，所述第二散热模块包括第二散热风扇和换热器。
43.在本发明的一个实施例中，所述第三散热模块布置于所述第三腔体的底部，对第三腔体内布置的一个或多个部件进行散热，在本发明的一个实施例中，所述第三散热模块包括第三散热风扇和换热器。
44.为提高功率密度，在本发明的一个实施例中，所述变流器的直流侧采用双并联方案，即所述功率柜200内包含两组功率模块221、电容滤波模块222以及电抗器组件为211，且所述并网控制柜100内包括两组直流保护模块111，同时主回路器件对称布置，进一步优化均流效果。
45.为了减小所述变流器交流侧及直流侧回路的谐波电流，在本发明的一个实施例中，所述变流器还包括电磁干扰em i模块，其包括直流电磁干扰em i模块224以及交流电磁干扰em i模块213。其中，所述直流电磁干扰em i模块224设置于所述直流保护模块111与所述电容滤波模块222的电气连接件上；以及所述交流电磁干扰em i模块213设置于所述交流保护模块112与电抗器组件211的电气连接件上。
46.本发明提供的一种变流器，其可作为例如储能变流器等，结构紧凑，整机体积小，能够满足大功率密度的需求。采用背对背连接，母线连接路径最短，尤其对于双并联回路，均流好、成本低，同时可实现前后维护方式，可维护性高。需要经常操作的控制模块放在整机正面前侧，操作方便。此外，各个腔体采用独立的散热模块，针对不同腔体中的器件要求，独立设置各腔体的散热，进而保证环境温度满足不同器件的额定工作温度，散热的效率高。
47.尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。