中高压变频器的一体化集成结构

1 引言

　　现有技术中，变频器的切换柜、控制柜、变压器柜、变频功率单元柜均为独立柜体，其空间布置形式是依次排列。切换柜与控制柜、变压器柜分别通过电缆、控制线连接，变频功率单元柜与控制柜、变压器柜分别通过控制线、电缆连接，由于现有结构的布置，造成相互之间连线长，交错复杂，不便于装配维修。依次排列的布局使得变频器整体结构体积大，占地面积大，成本高，功率密度低。

2 结构方案

　　2.1整体结构

　　整体结构结构示意图如图1所示。

　　整体结构布置示意图如图2所示。

　　变频器柜体背部轴侧图如图3 所示。

　　串联式通风冷却系统风道流向示意图如图4所示。

　　2.2工作原理

　　图1、图2、图3，是本发明一体化集成结构的中高压变频器实施例结构示意图，包括控制单元1、变频功率单元腔2、切换单元3、变压器单元腔4，控制单元1与变频功率单元腔2位于变频器柜体5前部左右布置；切换单元3与变压器单元腔4位于变频器柜体5后部与控制器单元1、变频功率单元腔2呈前后排一体化集成结构的方形布局。

图1 整体结构结构示意图

图2整体结构布置示意图

图3 是变频器柜体背部轴侧图

图4 串联式通风冷却系统风道流向示意图

　　切换单元3与变压器单元腔4之间紧邻，通过电缆连接，变频功率单元9与变压器6之间紧邻，通过插拔件和短电缆连接，单元之间连线简捷方便，长度缩短，明显降低成本。控制单元1与变频功率单元9之间通过光纤连接，传递控制信号，抗干扰能力强。

　　变频功率单元腔2采用抽屉式结构，包括多个功率单元9，对应于三相共设置三列，通过每相配置不同数量的功率单元9，即可生产不同容量、不同电压等级的变频器。

　　图4变频功率单元腔2与变压器单元腔4之间设有通风冷却系统，包括风道7和风机8，风道7包括变频功率单元腔2和变压器单元腔4，变频功率单元腔2和变压器单元腔4之间设有隔板11，变压器单元腔4还设有背板12，风机8设置在变压器单元腔4下部，风机8进口与变频功率单元腔2相连接，使变频功率单元腔2内形成负压，风机8出口设置在变压器单元腔4的下方，使变压器单元腔4内形成正压，风道7进风孔设在变频功率单元腔2前部，风穿过各功率单元9的散热器后进入变压器单元腔4，吹向变压器6，风道7出风孔设在变压器单元腔4顶部，将变频功率单元腔2和变压器单元腔4的热量带走，为防止风道7出风孔进雨，变频器柜体5顶部设有雨棚10。

3 结构优点

　　与现有技术相比，本结构的优点是：

　　(1)控制单元、变频功率单元、切换单元、变压器单元采用一体化集成结构形式，呈前后排布局，结构紧凑，体积只有分体式布局的1/3，柜体单元之间连线简捷方便，成本显著降低；

　　(2)变频功率单元采用抽屉结构垂直方式安装，每列对应一相，减少占地面积；

　　(3)功率单元安装采用快速插拔连接方式，便于功率单元的生产储备、安装、扩展、维护和运输，可适用于不同容量、不同电压等级的变频器生产，通用性强；

　　(4)变压器单元与变频功率单元之间采用串联式通风，简化了冷却系统。

4 结束语

　　目前，高压变频调速系统是用于大型高压电机的控制与节能系统，应用于火电、钢铁、矿山、煤炭、水泥建材、石油化工等多个行，是当前大型电机节能的最佳选择，具有降低电能消耗、提高效率、减少对电网的冲击、改善生产工艺等优点。中高压和中功率变频器的一体化集成结构，是变频器结构的一项重大创新。本项技术已申请专利保护。此项技术经过实际应用，其效果良好，具有应用推广价值。