[實用新型]帶有自循環冷風裝置的高壓變頻器功率單元柜

有效

• 申請號: 200820079592.0
• 申請日: 2008-03-26
• 公開（公告）號: CN201174655Y
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 張宏英
• 申請（專利權）人: 北京合康億盛科技有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H05K7/20
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 夏憲富

技術領域

本實用新型涉及一種結構新穎的高壓變頻設備，確切地說，涉及一種帶有自循環冷風裝置的高壓變頻器功率單元柜，屬于電力電子設備技術領域。

背景技術

伴隨著微電子學、電力電子技術、電子計算機技術和自動控制理論的發展，變頻技術已經進入一個嶄新的時代，不僅在許多領域獲得了廣泛應用，而且還在日新月異地迅速發展。

眾所周知，變頻技術就是把直流電逆變成交流電、把交流電變成直流電后再逆變成不同頻率的交流電、或者把直流電變成交流電再把交流電變成直流電。在這些變化過程中，通常只是頻率發生變化。高壓變頻器就是一種利用半導體功率器件的高速開關作用將工頻電源變換為頻率可調的電能變換裝置。由于電力電子功率器件在不斷進行的高速開啟和關閉過程中，其半導體材料的結溫迅速上升。為此，電力電子功率器件通常都配設有散熱片，并在高壓變頻器內設有風冷通道，使得這些電力電子功率器件的散熱片能夠得到有效的散熱而降溫。

由于電力電子功率器件處于正常工作時的殼體溫度應該不超過85℃，這就要求高壓變頻設備的柜體內部溫度必須在65℃以下，這樣才能保證高壓變頻設備處于正常、穩定的工作狀態。例如，由于電力電子功率器件的溫度升高、發熱，使得高壓變頻器功率單元柜通常約有2％的功率熱損耗。對于大功率的高壓變頻器功率單元柜，這種因功率器件發熱而造成的損失就更加可觀和嚴重。

為此，在高壓變頻器功率單元柜中的主要部件-功率單元(參見圖1)中，通常是在其機殼A內的一側設有供空氣流通的散熱風冷通道B(圖示為該通道的進風口)，利用空氣流動與功率器件的散熱片進行熱交換來降低器件的工作溫度。現在高壓變頻器功率單元柜中所用的如下：

參見圖2，介紹目前采用的高壓變頻器功率單元柜是如何解決其中功率器件散熱的傳統方法-利用功率單元散熱風冷通道中的空氣與柜體外部的空氣進行循環流動：冷空氣經由防塵網13進入功率單元柜11的柜體內，又經由功率單元10的散熱風冷通道與功率電子器件進行熱交換而變成熱空氣，進入密封腔12，再由功率單元柜11頂側安裝的風機1的驅動，使得該熱空氣經由柜體的密封腔12和風道出口14排出單元柜11的柜體外側。風道出口14可直接安裝在室外，或者就安裝在室內。通常，解決小功率高壓變頻器單元柜的散熱問題就采用這種傳統方式，而且，其風道出口6可以選擇上述兩種結構中的任意一種。

由于高壓變頻器大都用于水泥、鋼鐵、化工、電廠、煤礦等環境污染嚴重的行業，上述解決高壓變頻設備散熱問題的傳統方式就呈現如下不利因素：

在機柜11的柜門上增設防塵網13，自然會增加產品設計、加工和裝配工藝、使用和維修等許多工作量。而且，使用一段時間后，就要對該防塵網13進行清洗維護。如果將風道14的出口安裝在室外，則車間內的空氣不能循環利用，送入機柜11內的冷空氣就需要源源不斷地由外界環境中的空氣來補充，由于重化工產業周圍環境的空氣中彌漫著灰塵、沙土和微小顆粒，這樣就會對設備造成較大污染。而且，因為不斷地將車間內的空氣經由機柜排出到室外，使得密閉的車間存在負壓，這就使得車間的門窗很難打開。為了避免發生這種情況，高壓變頻設備的安裝環境就不能處于密封狀態，這樣也會造成上述帶有塵埃、沙土的空氣進入機柜內，影響電子器件的使用壽命。

如果將風道14的出口安裝在室內，這樣從單元柜11排出的熱風就會使得車間內的空氣溫度迅速升高，這種熱空氣又被送到機柜內，就不能實現充分的熱交換和冷卻作用，嚴重時，可能影響單元柜的電子器件使用壽命。此時，為了降低車間內的溫度，通常采用設置空調機組來降低室溫，造成基建投資和使用成本的提高。

誠然，高壓變頻器的功率單元柜還可以采用水冷卻來解決功率單元的散熱問題。但是，水冷方式也有不利之處：上下水管道安裝在功率單元附近，造成功率單元的電源插拔甚不方便；還存在管道漏水的嚴重隱患，操作起來也不便利。再者，高壓變頻設備的強電磁場的輻射會使冷卻水發生電離而產生很多離子，為了保障設備電氣絕緣和人身的安全，水離子吸附器裝置就成為必須添加的附屬裝置，如此一來，投資成本也就提高，且安裝、維護也比較繁瑣。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種帶有自循環冷風裝置的高壓變頻器功率單元柜，該裝置能夠解決現有高壓變頻器功率單元柜設備的各種散熱缺陷，而且結構簡單、實用，制造、使用和維護的成本低廉，不會污染周圍環境，也有利于保護功率單元，延長其電子器件的使用壽命，功效顯著。