[发明专利]一种大功率变流器柜

说明书

本发明提供的一种大功率变流器柜通过风道的优化设计，将变流模块置于第四腔体内，第一腔体和第三腔体作为非散热空间置于上层的两侧，外界的冷风进入第五腔体后，流经第四腔体对变流模块进行散热，之后流经第二腔体并进入风机组件排出至大功率变流器柜的外部。冷风进入大功率变流器柜流经变流模块后的散热路径少了一个90度的拐弯，因而风机组件出风口风速较高，动压较大，显著地降低了气流在风机组件出风口处的阻力，增大了整机有效散热风量，提升了风机效率和散热效率，同时也避免了风机蜗壳内由于流向变更导致的涡流死区和离散噪音，提升了整个变流器的声品质和性能。

技术领域

本发明属于供变电领域，尤其涉及一种大功率变流器柜。

背景技术

目前城市轨道交通普遍采用交流传动即VVVF(Variable Voltage and VariableFrequency)动车组列车，其制动一般为电制动(即再生制动、电阻制动)和空气制动两级。在车辆高速运行时，使用再生制动和电阻制动，当减速到电制动不起作用时，使用空气制动。列车在运行过程中，由于站间距较短，列车启动、制动频繁，制动能量相当可观，可以达到牵引能量的40％以上，部分再生制动能量(一般为20％～80％，根据列车运行密度和区间距离的不同而异)可以被线路上同一供电区段相邻车辆和本车辅助系统吸收，剩余部分将主要被列车的吸收电阻以发热的方式消耗掉或被线路上的吸收装置吸收。

当列车发车密度较低时，再生能量被其他车辆吸收的概率将大大降低。资料表明，当列车发车间隔大于10min时，再生制动能量被吸收的概率几乎为零，此时绝大部分制动能量将被再生能量吸收装置吸收，变成热能并向四处散发，这不仅浪费能量，而且也增加了站内空调通风装置的负担，并使建设费用和运行费用增加。能量回馈变流器就是为了解决上述问题应运而生的产品。

能量回馈变流器是利用电力电子变流器，将列车制动能量逆变为交流电能回馈到交流电网，供其他设备再利用。该装置充分利用了列车再生制动能量，提高了再生能量的利用率，节能效果好，并可减少列车制动电阻的容量；其能量直接回馈到电网，既不要配置储能元件，也不要吸收电阻；对环境温度影响小，在大功率室内安装的情况下多采用此方案。

能馈变流器功率较大，在工业领域中，大功率电力电子装置存在许多热源，这些热源主要来自有源和无源发热元件。有源发热元件主要指电力电子器件，如可控硅、IGBT/GTO/IGCT；无源发热元件则主要包括电抗器、电阻器、变压器等。所有这些发热元件都会使装置的温度升高，从而导致装置内部的元器件性能变差，寿命降低。随着电力电子装置向小型化、轻量化、可靠化的方向发展，更加有效的散热技术成了研究的重点。

现有大功率电力电子装置热设计过程中，通常对功率模块和其他发热元件分别进行散热。相对于变压器、电抗器等无源元件而言，功率模块因体积较小而使热容量受限制，温度容易快速上升，使其产生热破坏。在大功率电力电子装置上，通常采取专门的散热器辅助散热，并对散热器进行强制冷却，比如采用强迫风冷、水冷、油冷、热管散热等方式。

在众多散热方式中，强制风冷的散热效果远好于自然风冷，而复杂性又大大低于水冷和油冷，价格低于热管散热方式，且可靠性也较高，因此是大功率电力电子装置的主要散热方式。

通常情况下，选用散热面积较大的型材散热器和风量较大的风机可以降低散热器到环境的热阻，提高散热效果，但散热面积的增加和风机风量的提高均受到散热器的加工工艺、体积、重量以及噪音等指标的限制。因此，在散热器和风机参数一定的条件下，合理的风道设计是改善散热效果的又一有效途径。在包含许多发热无源元件的大功率电力电子装置中，如何紧凑的设计风道，并且减少风机数量及装置体积显得尤为重要。

在公告号为CN204578343U的专利中，流经变流模块的气流随风道经过90度的拐弯后再进入风机组件易引发涡流死区和离散噪音。

发明内容

为解决现有技术中存在的涡流死区各离散噪音的技术问题，本发明提供一种大功率变流器柜，具体方案如下：