防护散热系统以及储能变流器的制作方法

1.本实用新型储能变流技术领域，特别是涉及一种防护散热系统以及储能变流器。


背景技术：

2.一些电器柜本体的功能器件在运行时需要被防护，同时需要设置相应的散热系统对其进行散热冷却，以保证电器柜本体能够正常运行。
3.以储能变流器为例，储能变流器(power conversion system，pcs)可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电，在风电等领域应用十分广泛。
4.已有的储能变流器等电器柜本体所采用的防护散热系统通常为封闭柜本体内设置空调或者风扇，该种方式使得防护等级要求高的功能器件存在被水汽、灰尘损害的风险，影响储能变流器等电器柜本体的安全性能。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种防护散热系统以及储能变流器，防护散热系统能够保证对各功能器件的防护，提高所应用的储能变流器等电器柜本体的安全性能。
6.一方面，根据本实用新型实施例提出了一种防护散热系统，包括：防护柜，包括柜本体以及隔板，柜本体具有容纳腔，隔板设置于容纳腔并与柜本体连接，以将容纳腔分隔形成第一腔室以及第二腔室，柜本体上设置有与第一腔室连通的进气口以及出气口；换热器，设置于隔板，换热器包括冷端以及热端，冷端位于第一腔室且热端位于第二腔室；风机组件，包括设置于第一腔室内的外循环风机以及设置于第二腔室内的内循环风机，外循环风机驱动外部气流由进气口进入第一腔室流经冷端并由出气口排出，内循环风机驱动第二腔室内的内部气流流动并与热端循环接触。
7.根据本实用新型实施例的一个方面，进气口内设置有内置风道，内置风道具有第一开口以及第二开口，第一开口与进气口对接，沿柜本体的高度方向，第二开口所在高度高于第一开口所在高度。
8.根据本实用新型实施例的一个方面，防护散热系统还包括过滤层，内置风道内设置有过滤层。
9.根据本实用新型实施例的一个方面，沿高度方向，内置风道具有相继设置并相互连通的倾斜段以及竖直段，第一开口形成于倾斜段背离竖直段的一侧，第二开口形成于竖直段背离倾斜段的一侧，由第一开口至第二开口所在侧，倾斜段的截面尺寸逐渐增大，竖直段呈等截面结构体。
10.根据本实用新型实施例的一个方面，内置风道在隔板上的正投影覆盖至少部分换热器的冷端。
11.根据本实用新型实施例的一个方面，沿柜本体的高度方向，进气口所在高度高于出气口所在高度，外循环风机位于进气口以及出气口之间。
12.根据本实用新型实施例的一个方面，内循环风机连接于隔板，沿柜本体的高度方向，内循环风机与散热器相邻设置，热端所在高度高于内循环风机所在高度。
13.根据本实用新型实施例的一个方面，防护散热系统还包括散热器，散热器包括相连接的散热翅片以及基板，散热翅片位于第一腔室并能够与流经换热器的外部气流热交换，基板插接伸入第二腔室并与隔板连接，基板用于与位于第二腔室内的器件连接。
14.另一个方面，根据本实用新型实施例提供一种储能变流器，包括：上述的防护散热系统；第一功能器件组，设置于第一腔室；第二功能器件组，设置于第二腔室；其中，外循环风机驱动外部气流由进气口进入第一腔室流经冷端以及第一功能器件组并由出气口排出，内循环风机驱动第二腔室内的气流循环流动并与热端以及第二功能器件组循环接触。
15.根据本实用新型实施例的另一个方面，第一功能器件组包括电抗器、交流滤波电容器以及控制电变压器中的至少一者，第二功能器件组包括控制板、电源板、igbt功率组件以及滤波器中的至少一者。
16.根据本实用新型实施例提供的防护散热系统以及储能变流器，防护散热系统包括防护柜、换热器以及风机组件，防护柜包括柜本体以及隔板，柜本体的容纳腔被隔板分隔形成第一腔室以及第二腔室，柜本体上的进气口以及出气口均可以与第一腔室连通。在使用时，可以将对水汽、灰尘不敏感的功能器件放置于第一腔室，并将对水汽、灰尘敏感的功能器件放置于第二腔室。由于换热器设置于隔板且冷端位于第一腔室而热端位于第二腔室，同时风机组件包括设置于第一腔室内的外循环风机以及设置于第二腔室内的内循环风机，通过内循环风机可以驱动第二腔室内的内部气流动并与位于第二腔室内的功能器件热交换后与换热器的热端接触，将热量通过热端传到至换热器的冷端。
17.同时，通过外循环风机能够驱动外部气流由进气口进入第一腔室并流经冷端与位于第一腔室内的功能器件，带走冷端以及位于第一腔室内的功能器件的热量后由出气口排出，既能够保证散热效果。同时，可以将对水汽、灰尘敏感的功能器件放置在第二腔室，防止防护等级要求高的功能器件存在被水汽、灰尘损害的风险，提高防护散热系统所应用的储能变流器等电器柜本体的安全性能。
附图说明
18.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。
19.图1是本实用新型一个实施例的防护散热系统的结构示意图；
20.图2是本实用新型一个实施例的储能变流器的结构示意图。
21.其中：
22.1-防护散热系统；
23.10-防护柜；11-柜本体；111-容纳腔；111a-第一腔室；111b-第二腔室；112-进气口；113-出气口；12-隔板；
24.20-换热器；21-冷端；22-热端；
25.30-风机组件；31-内循环风机；32-外循环风机；
26.40-内置风道；40a-第一开口；40b-第二开口；41-倾斜段；42-竖直段；
27.50-散热器；51-散热翅片；52-基板；
28.2-电抗器；3-交流滤波电容器；4-控制电变压器；5-控制板；6-电源板；7-igbt功率
组件；8-滤波器；x-高度方向。
29.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
30.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
31.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的防护散热系统以及储能变流器的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.储能变流器(power conversion system，pcs)可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电，pcs由dc/ac双向变流器、控制单元等功能器件构成。pcs控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。pcs控制器通过can接口与bms通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全，在风电等领域应用十分广泛。
33.储能变流器等功能器件，在运行时需要被防护，同时需要设置相应的散热系统对其进行散热冷却，以保证电器柜本体能够正常运行。已有的储能变流器等电器柜本体所采用的防护散热系统通常为封闭柜本体内设置空调或者风扇，该种方式使得防护等级要求高的功能器件存在被水汽、灰尘损害的风险，影响储能变流器等电器柜本体的安全性能。
34.基于此，本技术实施例提供一种防护散热系统，能够保证对各功能器件的防护，提高所应用的储能变流器等电器柜本体的安全性能。
35.如图1所示，本技术实施例提供的防护散热系统，包括防护柜10以及换热器20，防护柜10包括柜本体11以及隔板12，柜本体11具有容纳腔111，隔板12设置于容纳腔111并与柜本体11连接，以将容纳腔111分隔形成第一腔室111a以及第二腔室111b，柜本体11上设置有与第一腔室111a连通的进气口112以及出气口113。换热器20设置于隔板12，换热器20包括冷端21以及热端22，冷端21位于第一腔室111a且热端22位于第二腔室111b。风机组件30包括设置于第一腔室111a内的外循环风机32以及设置于第二腔室111b内的内循环风机31，外循环风机32驱动外部气流由进气口112进入第一腔室111a流经冷端21并由出气口113排出，内循环风机31驱动第二腔室111b内的内部气流流动并与热端22循环接触。
36.防护柜10可以呈多边形框体结构。隔板12可以在柜本体11的宽度方向上将容纳腔111分隔形成左右分布的第一腔室111a以及第二腔室111b，当然，在有些实施例中，隔板12也可以在柜本体11的高度方向x上将容纳腔111分隔形成上下分布的第一腔室111a以及第
二腔室111b。
37.柜本体11上设置的进气口112以及出气口113均与第一腔室111a连通，进气口112以及出气口113在柜本体11上彼此间隔设置，二者在柜本体11的高度方向x上可以具有高度差。
38.换热器20的热端22以及冷端21连通，热端22获取的热量可以传递至冷端21。
39.内循环风机31以及外循环风机32可以采用风扇等动力源。
40.本技术实施例提供的防护散热系统，在使用时，可以将对水汽、灰尘不敏感的功能器件放置于第一腔室111a，并将对水汽、灰尘敏感的功能器件放置于第二腔室111b。由于换热器20设置于隔板12且冷端21位于第一腔室111a而热端22位于第二腔室111b，同时风机组件30包括设置于第一腔室111a内的外循环风机32以及设置于第二腔室111b内的内循环风机31，通过内循环风机31可以驱动第二腔室111b内的内部气流动并与位于第二腔室111b内的功能器件热交换后与换热器20的热端22接触，将热量通过热端22传到至换热器20的冷端21。
41.同时，通过外循环风机32能够驱动外部气流由进气口112进入第一腔室111a并流经冷端21与位于第一腔室111a内的功能器件，带走冷端21以及位于第一腔室111a内的功能器件的热量后由出气口113排出，既能够保证散热效果。同时，可以将对水汽、灰尘敏感的功能器件放置在第二腔室111b，防止防护等级要求高的功能器件存在被水汽、灰尘损害的风险，提高防护散热系统所应用的储能变流器等电器柜本体11的安全性能。
42.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的防护散热系统，其进气口112内设置有内置风道40，内置风道40具有第一开口40a以及第二开口40b，第一开口40a与进气口112对接，沿柜本体11的高度方向x，第二开口40b所在高度高于第一开口40a所在高度。
43.内置风道40可以设置于容纳腔111内，内置风道40可以采用焊接或者一体式方式与柜本体11连接。
44.第一开口40a的尺寸与第二开口40b的尺寸可以相同，当然也可以一者的大小大于另一者。
45.本技术实施例提供的防护散热系统，通过设置内置风道40，使得在外循环风机32的作用下，外部气流将由进气口112进入内置风道40，并由内置风道40引导至预定的位置，以利于对位于第一腔室111a内的功能器件进行冷却散热。同时，通过使得第二开口40b所在高度高于第一开口40a，使得气流进入时会有短暂升高的过程，使得雨雪、灰尘等在重力的作用下向下滑落，不易进入高度更高的第二开口40b处，在保证外部气流进入需求的基础上，能够提高防护散热系统的安全性能。
46.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的防护散热系统，还包括过滤层，内置风道40内设置有过滤层。
47.过滤层可以设置于第一开口40a处或者第二开口40b处，当然，也可以设置于第一开口40a与第二开口40b之间的区域。
48.本技术实施例提供的防护散热系统，通过在内置风道40内设置过滤层，能够对即将进入第一腔室111a的外部气流进行过滤，过滤掉外部气流中混杂的水汽、灰尘等，提高防护散热系统的防护等级。
49.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的防护散热系统，沿柜本体11的高度
方向x，内置风道40具有相继设置并相互连通的倾斜段41以及竖直段42，第一开口40a形成于倾斜段41背离竖直段42的一侧，第二开口40b形成于竖直段42背离倾斜段41的一侧，由第一开口40a至第二开口40b所在侧，倾斜段41的截面尺寸逐渐增大，竖直段42呈等截面结构体。
50.本技术实施例提供的防护散热系统，将内置风道40设置为倾斜段41以及竖直段42的，并限定倾斜段41的尺寸逐渐增大，既能够保证第二开口40b所在高度高于第一开口40a所在高度。同时，还能够使得倾斜段41呈坡面设置，使得由第一开口40a进入内置风道40内的雨雪、灰尘等在重力作用下利于滑落，不易在内置风道40内堆积，保证防护等级。同时，上述设置方式，能够使得内置风道40的拐角较小，避免内置风道40的截面突变导致对外部气流向第一腔室111a内流入时造成流动阻碍。
51.在一些可选地实施中，本技术实施提供的防护散热系统，内置风道40在隔板上的正投影覆盖至少部分换热器20的冷端21。也就是说，内置风道40的第二开口40b与冷端21至少部分相对设置。
52.本技术实施例提供的防护散热系统，通过上述设置，使得由内置风道40的第二开口40b流出的外部气流能够以较短的路径流动至冷端21，与冷端21进行热交换，将散热器50热端22传到至冷端21的热量带走，保证第二腔室111b内的散热效果。
53.在一些可选地实施例中，沿柜本体11的高度方向x，进气口112所在高度高于出气口113所在高度，外循环风机32位于进气口112以及出气口113之间。
54.由于冷气流易于下降而热气流易于上升，通过将进气口112设置于上方，使其由第二开口40b流出的外部气流能够快速的与冷端21热交换，然后进行向下运行并流向出气口113，通过上述设置，既能够保证对第一腔室111a内的功能器件的冷却散热，同时能够抑制第一腔室111a内的功能器件所散发的热量向上运行影响对冷端21的散热，并且可保证第一腔室111a以及第二腔室111b内的功能器件的同步冷却散热需求。
55.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的防护散热系统，内循环风机31连接于隔板12，沿柜本体11的高度方向x，内循环风机31与散热器50相邻设置，热端22所在高度高于内循环风机31所在高度。
56.本技术实施例提供的防护散热系统，通过将内循环风机31连接于隔板12并与散热器50相邻设置，能够实现对第二腔室111b内的内部气流的扰动，使得内部气流在第二腔室111b内循环流动，并且在循环流动的过程中，保证热端22位于循环路径上，利于对内部气流的冷却。
57.在一些可选地实施例中，防护散热系统还包括散热器50，散热器50包括相连接的散热翅片51以及基板52，散热翅片51位于第一腔室111a并能够与流经换热器20的外部气流热交换，基板52插接伸入第二腔室111b并与隔板12连接，基板52用于与位于第二腔室111b内的器件连接。
58.散热器50的基板52可以穿过隔板12，在隔板12上设置有相应的缺口，基板52可以插接在缺口并伸入第二腔室111b，同时将缺口封闭设置。
59.本技术实施例提供的防护散热系统，在使用时，可以将位于第二腔室111b内的发热量较大的器件与基板52连接，通过基板52将热量传递至散热翅片51，使得外部气流进入第一腔室111a并在第一腔室111a流动途径散热翅片51时，能够对散热翅片51进行热交换，
实现对第二腔室111b内发热量较大器件的散热，保证第二腔室111b内功能器件的散热需求，提高防护散热等级。
60.如图2所示，另一方面，本技术实施例还提供一种储能变流器，包括上述各实施例提供的防护散热系统、第一功能器件组以及第二功能器件组件，第一功能器件组设置于第一腔室111a，第二功能器件组设置于第二腔室111b，其中，外循环风机32驱动外部气流由进气口112进入第一腔室111a流经冷端21以及第一功能器件组并由出气口113排出，内循环风机31驱动第二腔室111b内的气流循环流动并与热端22以及第二功能器件组循环接触。
61.本技术实施例提供的储能变流器，可以对其功能器件进行分组，使其包括第一功能器件组以及第二功能器件组，可以使得第一功能器件组的发热量大于第二功能器件的发热量，也可以使得第一功能器件组受水汽、灰尘的损害风险相对于第二功能器件组的损害风险较小。
62.由于包括上述各实施例提供的防护散热系统，既能够保证对其各功能器件的防护以及散热效果，同时可以将受水汽、灰尘的损害风险高的第二功能器件放置于第二腔室111b，提高防护等级，具有更高的安全性能。
63.在一些可选地实施例中，本技术实施例提供的储能变流器，第一功能器件组包括电抗器2、交流滤波电容器3以及控制电变压器4中的至少一者，第二功能器件组包括控制板5、电源板6、igbt功率组件7以及滤波器8中的至少一者。
64.第一功能器件组可以同时包括电抗器2、交流滤波电容器3以及控制电变压器4，第二功能器件组可以同时包括控制板5、电源板6、igbt功率组件7以及滤波器8。储能变流器的功能以及其各功能器件之间的电连接关系同已有的技术，已经较为成熟，在此不再赘述。
65.本技术实施例提供的储能变流器，通过限定第一功能器件以及第二功能器件所包括器件，将发热量较大且受水汽、灰尘的损害风险小的放在第一腔室111a，将发热量相对较少且受水汽、灰尘的损害风险大的放在第二腔室111b，保证各器件的散热以及防护需求，使得储能变流器自身具有更高的安全等级。
66.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：
1.一种防护散热系统(1)，其特征在于，包括：防护柜(10)，包括柜本体(11)以及隔板(12)，所述柜本体(11)具有容纳腔(111)，所述隔板(12)设置于所述容纳腔(111)并与所述柜本体(11)连接，以将所述容纳腔(111)分隔形成第一腔室(111a)以及第二腔室(111b)，所述柜本体(11)上设置有与所述第一腔室(111a)连通的进气口(112)以及出气口(113)；换热器(20)，设置于隔板(12)，所述换热器(20)包括冷端(21)以及热端(22)，所述冷端(21)位于所述第一腔室(111a)且所述热端(22)位于所述第二腔室(111b)；风机组件(30)，包括设置于所述第一腔室(111a)内的外循环风机(32)以及设置于所述第二腔室(111b)内的内循环风机(31)，所述外循环风机(32)驱动外部气流由所述进气口(112)进入所述第一腔室(111a)流经所述冷端(21)并由所述出气口(113)排出，所述内循环风机(31)驱动所述第二腔室(111b)内的内部气流流动并与所述热端(22)循环接触。2.根据权利要求1所述的防护散热系统(1)，其特征在于，所述进气口(112)内设置有内置风道(40)，所述内置风道(40)具有第一开口(40a)以及第二开口(40b)，所述第一开口(40a)与所述进气口(112)对接，沿所述柜本体(11)的高度方向(x)，所述第二开口(40b)所在高度高于所述第一开口(40a)所在高度。3.根据权利要求2所述的防护散热系统(1)，其特征在于，所述防护散热系统(1)还包括过滤层，所述内置风道(40)内设置有所述过滤层。4.根据权利要求2所述的防护散热系统(1)，其特征在于，沿所述高度方向(x)，所述内置风道(40)具有相继设置并相互连通的倾斜段(41)以及竖直段(42)，所述第一开口(40a)形成于所述倾斜段(41)背离所述竖直段(42)的一侧，所述第二开口(40b)形成于所述竖直段(42)背离所述倾斜段(41)的一侧，由所述第一开口(40a)至所述第二开口(40b)所在侧，所述倾斜段(41)的截面尺寸逐渐增大，所述竖直段(42)呈等截面结构体。5.根据权利要求2所述的防护散热系统(1)，其特征在于，所述内置风道(40)在所述隔板(12)上的正投影覆盖至少部分所述换热器(20)的所述冷端(21)。6.根据权利要求1所述的防护散热系统(1)，其特征在于，沿所述柜本体(11)的高度方向(x)，所述进气口(112)所在高度高于所述出气口(113)所在高度，所述外循环风机(32)位于所述进气口(112)以及所述出气口(113)之间。7.根据权利要求1至6任意一项所述的防护散热系统(1)，其特征在于，所述防护散热系统(1)还包括散热器(50)，所述散热器(50)包括相连接的散热翅片(51)以及基板(52)，所述散热翅片(51)位于所述第一腔室(111a)并能够与流经所述换热器(20)的所述外部气流热交换，所述基板(52)插接伸入所述第二腔室(111b)并与所述隔板(12)连接，所述基板(52)用于与位于第二腔室(111b)内的器件连接。8.根据权利要求7所述的防护散热系统(1)，其特征在于，所述内循环风机(31)连接于所述隔板(12)，沿所述柜本体(11)的高度方向(x)，所述内循环风机(31)与所述散热器(50)相邻设置，所述热端(22)所在高度高于所述内循环风机(31)所在高度。9.一种储能变流器，其特征在于，包括：如权利要求1至8任意一项所述的防护散热系统(1)；第一功能器件组，设置于所述第一腔室(111a)；第二功能器件组，设置于所述第二腔室(111b)；
其中，所述外循环风机(32)驱动外部气流由所述进气口(112)进入所述第一腔室(111a)流经所述冷端(21)以及所述第一功能器件组并由所述出气口(113)排出，所述内循环风机(31)驱动所述第二腔室(111b)内的气流循环流动并与所述热端(22)以及所述第二功能器件组循环接触。10.根据权利要求9所述的储能变流器，其特征在于，所述第一功能器件组包括电抗器(2)、交流滤波电容器(3)以及控制电变压器(4)中的至少一者，所述第二功能器件组包括控制板(5)、电源板(6)、igbt功率组件(7)以及滤波器(8)中的至少一者。

技术总结
本实用新型涉及一种防护散热系统以及储能变流器，防护散热系统包括：防护柜，包括柜本体以及隔板，柜本体具有容纳腔，隔板设置于容纳腔并与柜本体连接，以将容纳腔分隔形成第一腔室以及第二腔室，柜本体上设置有与第一腔室连通的进气口以及出气口；换热器，设置于隔板，换热器包括冷端以及热端，冷端位于第一腔室且热端位于第二腔室；风机组件，包括设置于第一腔室内的外循环风机以及设置于第二腔室内的内循环风机，外循环风机驱动外部气流由进气口进入第一腔室流经冷端并由出气口排出，内循环风机驱动第二腔室内的内部气流流动并与热端循环接触。本实用新型能够保证对各功能器件的防护，提高所应用的储能变流器等电器柜本体的安全性能。安全性能。安全性能。


技术研发人员：田建业 王军立
受保护的技术使用者：北京金风零碳能源有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/8/8