本发明提供了一种功率柜及变流器，功率柜包括：柜体、功率模块和控制器，功率模块和控制器电连接，并且均设置在柜体中；柜体上设置有交流母线接口和直流母线接口，功率模块分别与交流母线接口和直流母线接口电连接，用以通过交流母线接口或直流母线接口与外围系统或其他功率柜电连接。其具有功率模块功能独立，不依赖于外围系统，从而降低了外围系统设计的工作量，缩短了开发周期，并具有能够实现多种功率模块的兼容的优点。
所述功率柜(1)包括：柜体(2)、功率模块(3)和控制器(4)，所述功率模块(3)和所述控制器(4)电连接，并且均设置在所述柜体(2)中；
所述柜体(2)上设置有交流母线接口(5)和直流母线接口(6)，所述功率模块(3)分别与所述交流母线接口(5)和所述直流母线接口(6)电连接，用以通过所述交流母线接口(5)或所述直流母线接口(6)与外围系统电连接；所述柜体(2)内部设置有均风板(15)，所述均风板(15)上设置有均风孔(16)，所述均风孔(16)的数量与所述功率模块(3)的数量相同，并且与所述功率模块(3)一一对应，所述均风板(15)用以均化流经每一个所述功率模块(3)的空气流量；所述功率柜(1)还包括柜内换热系统，所述柜内换热系统包括风机(13)和水风换热器(14)；其中所述均风板(15)与所述柜体(2)的内壁之间形成回风通道(17)，所述风机(13)吹动空气流经所述水风换热器(14)后流向所述功率模块(3)，之后通过所述均风孔(16)进入所述回风通道(17)，流回所述风机(13)，形成一个循环。
所述交流母线接口(5)包括整流侧交流母线接口和/或逆变侧交流母线接口。
所述柜体(2)内壁上设置有第一导轨(7)，所述功率模块(3)设置在所述第一导轨(7)上，并能够在所述第一导轨(7)上滑动。
所述柜体内壁上设置有第二导轨，所述控制器(4)设置在所述第二导轨上，并在所述第二导轨上滑动。
所述功率模块(3)为单相功率模块(8)并且数量为三的倍数，或者为三相功率模块(9)。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的功率柜，其特征在于：所述功率柜(1)还包括水冷系统，所述水冷系统包括进水管(10)和出水管(11)；
所述进水管(10)分别与外部冷却介质源和所述功率模块(3)的水冷板(12)连通，所述出水管(11)与所述功率模块(3)的水冷板(12)连通；
冷却介质通过所述进水管(10)流入所述功率模块(3)的水冷板(12)，并通过所述出水管(11)排出，用以对所述功率模块(3)进行冷却。
所述水风换热器(14)分别与所述进水管(10)和所述出水管(11)连通，用以使冷却介质在所述水风换热器(14)内流通；
所述风机(13)吹动空气经过所述水风换热器(14)，并被所述水风换热器(14)冷却后流向所述功率模块(3)，用以对所述功率模块(3)进行冷却。
包括外围系统(18)和权利要求1至7任意一项所述的功率柜(1)；
所述功率柜(1)通过所述交流母线接口(5)或所述直流母线接口(6)与所述外围系统(18)电连接。
所述两个以上的功率柜(1)通过所述交流母线接口(5)或所述直流母线接口(6)依次串联。
所述功率柜(1)包括水冷系统，所述两个以上的功率柜(1)的水冷系统依次连通。
功率柜及变流器
技术领域
[0001] 本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种功率柜及变流器。
背景技术
[0002] 风力发电技术近年来在我国得到了快速的发展，单台风机的容量也变得越来越大，与之配套的变流器容量也相应提升并不断朝着高功率密度的方向发展。
[0003] 变流器的核心单元是基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)/集成门极换流晶闸管(IGCT,Intergrated Gate Commutated Thyristor)设计的功率模块，其外围系统包括围绕功率模块制作的滤波电路、保护电路、母线系统、散热系统、控制系统和柜体等结构。当前的变流器，主要是以功率模块为单元来进行外围系统设计，设计工作量大，周期长，并且功率模块与外围系统之间的接口关系复杂，而不同厂家生产的功率模块在接口上难以统一，造成功率模块的选择单一化，从而决定了变流器设计方向单一。
[0004] 在进行变流器升容设计时，需要选用新的模块，并根据新模块的要求，重新设计外围系统，相当于重新做一次变流器设计，开发周期长。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种功能独立，不依赖于外围系统，并能够实现多种功率模块兼容的功率柜及变流器，以解决外围系统设计工作量大，开发周期长,模块兼容性差的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0007] 一种功率柜，包括：柜体、功率模块和控制器，所述功率模块和所述控制器电连接，并且均设置在所述柜体中；
[0008] 所述柜体上设置有交流母线接口和直流母线接口，所述功率模块分别与所述交流母线接口和所述直流母线接口电连接，用以通过所述交流母线接口或所述直流母线接口与外围系统电连接。
[0009] 较优地，所述交流母线接口包括整流侧交流母线接口和/或逆变侧交流母线接口。
[0010] 较优地，所述柜体内壁上设置有第一导轨，所述功率模块设置在所述第一导轨上，并能够在所述第一导轨上滑动。
[0011] 较优地，所述柜体内壁上设置有第二导轨，所述控制器设置在所述第二导轨上，并在所述第二导轨上滑动。
[0012] 较优地，所述功率模块为单相功率模块并且数量为三的倍数，或者为三相功率模块。
[0013] 较优地，所述功率柜还包括水冷系统，所述水冷系统包括进水管和出水管；
[0014] 所述进水管分别与外部冷却介质源和所述功率模块的水冷板连通，所述出水管与所述功率模块的水冷板连通；
[0015] 冷却介质通过所述进水管流入所述功率模块的水冷板，并通过所述出水管排出，用以对所述功率模块进行冷却。
[0016] 较优地，所述功率柜还包括柜内换热系统，所述柜内换热系统包括风机和水风换热器；
[0017] 所述水风换热器分别与所述进水管和所述出水管连通，用以使冷却介质在所述水风换热器内流通；
[0018] 所述风机吹动空气经过所述水风换热器，并被所述水风换热器冷却后流向所述功率模块，用以对所述功率模块进行冷却。
[0019] 较优地，所述柜体内部设置有均风板，所述均风板上设置有均风孔，所述均风孔的数量与所述功率模块的数量相同，并且与所述功率模块一一对应；用以调节流经每一个所述功率模块的空气流量。
[0020] 较优地，所述功率柜还包括柜内换热系统，所述柜内换热系统包括风机，所述风机将空气吹向所述功率模块，用以对所述功率模块进行冷却。
[0021] 较优地，所述柜体内部设置有均风板，所述均风板上设置有均风孔，所述均风孔的数量与所述功率模块的数量相同，并且与所述功率模块一一对应；所述均风板用以调节流经每一个所述功率模块的空气流量。
[0022] 一种变流器，包括外围系统和以上任意技术特征的功率柜；
[0023] 所述功率柜通过所述交流母线接口或所述直流母线接口与所述外围系统电连接。
[0024] 较优地，所述功率柜的数量为两个或两个以上；
[0025] 所述两个或两个以上的功率柜通过所述交流母线接口或所述直流母线接口依次串联。
[0026] 较优地，所述功率柜包括水冷系统，所述两个或两个以上的功率柜的水冷系统依次连通。
[0027] 本发明的有益效果是：使功率模块功能独立，不依赖于外围系统，从而降低了外围系统设计的工作量，缩短了开发周期，并能够实现多种功率模块的兼容。
附图说明
[0028] 图1为实施例一中的功率柜结构示意图；
[0029] 图2为功率模块为三相功率模块的功率柜结构示意图；
[0030] 图3为实施例一中的功率柜中的第一导轨示意图；
[0031] 图4为实施例二中的功率柜的水冷系统示意图；
[0032] 图5为实施例二中的功率柜中的换热系统示意图；
[0033] 图6为图5中的均风板示意图；
[0034] 图7为实施例三中的功率柜中的换热系统示意图；
[0035] 图8为实施例四中的变流器结构示意图。
[0036] 其中：1-功率柜；2-柜体；3-功率模块；4-控制器；5-交流母线接口；6-直流母线接口；7-第一导轨；8-单相功率模块；9-三相功率模块；10-进水管；11-出水管；12-水冷板；13-风机；14-水风换热器；15-均风板；16-均风孔；17-回风通道；18-外围系统。
具体实施方式
[0037] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的功率柜及变流器进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038] 实施例一
[0039] 如图1所示，一种功率柜1，包括：柜体2、功率模块3和控制器4，功率模块3和控制器4电连接，并且均设置在柜体2中,柜体2上设置有交流母线接口5和直流母线接口6，功率模块3分别与交流母线接口5和/或直流母线接口6电连接，用以通过交流母线接口5和/或直流母线接口6与外围系统或其他功率柜电连接。
[0040] 其中，功率模块3为单相功率模块8，并且数量为三的倍数，控制器4采用分布式控制方式，即分别与每一个单相功率模块8电连接，实现对单相功率模块8的实时控制和快速保护。作为一种可实施方式，如图2所示，功率模块3也可以是三相功率模块9，控制器对三相功率模块9的控制原理与控制单相功率模块8的控制原理相同。功率模块3分别与交流母线接口5和直流母线接口6电连接，用以通过交流母线接口5或直流母线接口6与外围系统连接。交流母线接口5和直流母线接口6均采用标准接口，便于与外围系统电连接。其中交流母线接口5包括整流侧交流母线接口和逆变侧交流母线接口，这样能根据接线方式的不同，完成整流和逆变功能。
[0041] 采用上述技术方案，使功率柜1可以兼容不同型式的功率模块3，能够适应不同的外围系统。功率柜1与外围系统之间只需通过交流母线接口5或直流母线接口6就能实现电连接，外围系统不需要根据功率模块3进行复杂的设计，大大缩小了开发周期，而且开发成功率高。
[0042] 较优地，如图3所示，柜体2内壁上设置有第一导轨7，功率模块3设置在第一导轨7上，并能够在第一导轨7上滑动。进一步地，柜体2内壁上设置有第二导轨(图未示出)，控制器4设置在第二导轨上，并在第二导轨上滑动。
[0043] 这样，功率模块3和控制器4均采用抽屉推拉结构通过第一导轨7和第二导轨安装在柜体2中，给功率模块3和控制器4得维修工作提供了方便。
[0044] 实施例二
[0045] 如图4所示，本实施例中的功率柜1具有实施例一中所描述的功率柜1的全部技术特征，与实施例一中的功率柜1的不同之处在于，如图4所示，本实施例中的功率柜1还包括水冷系统，水冷系统包括进水管10和出水管11，进水管10分别与外部冷却介质源和功率模块3的水冷板12连通，出水管11与功率模块3的水冷板12连通，冷却介质通过进水管10流入功率模块3的水冷板12，并通过出水管11排出，用以对功率模块3进行冷却，并将柜体2内部的热量带出柜体2外部。
[0046] 其中，外部冷却介质源可以是水泵，冷却介质可以是水，功率模块3的水冷板12可以采用常规的方式(如通过软管)和进水管10和出水管11连通。这样能够使功率柜1具备相对独立的冷却系统，能够防止功率模块3过热导致损坏。
[0047] 较优地，如图5所示，功率柜1还包括柜内换热系统，柜内换热系统包括风机13和水风换热器14，风机13和水风换热器14可以设置在功率模块3的下方，水风换热器14分别与进水管10和出水管11连通，用以使冷却介质在水风换热器14内流通，风机13吹动空气经过水风换热器14，并被水风换热器14冷却后流向功率模块3，用以对功率模块3进行冷却。
[0048] 其中水风换热器14可以是由互相联通的钢管组成的网状结构，冷却介质在钢管内部流过，并吸收流过水风换热器14的空气的热量。风机13吹动空气从水风换热器14的网孔中经过，空气在热量被钢管内部的冷却介质吸收后流向功率模块3，能够提高空气对功率模块3的冷却效果。
[0049] 更优地，如图5和图6所示，柜体2内部设置有均风板15，均风板15上设置有均风孔16，均风孔16的数量与功率模块3的数量相同，并且与功率模块3一一对应；用以调节流经每一个功率模块3的空气流量。
[0050] 其中均风板15与柜体2的内壁之间形成回风通道17，风机吹动空气流经水风换热器14后流向功率模块3，之后通过均风孔16进入回风通道17，流回风机，形成一个循环。均风孔16的数量与功率模块3的数量相同，并且与功率模块3一一对应，能够使流经每一个功率模块3的空气流量大致相同，从而能够使风机能够对所有的功率模块3进行风冷，避免出现风冷死角。
[0051] 实施例三
[0052] 如图7所示，功率柜1还包括柜内换热系统，柜内换热系统包括风机13，风机13将空气吹向功率模块3，用以对功率模块3进行冷却。
[0053] 本实施例中的功率柜1与实施例二不同之处在于，柜内换热系统不包括水风换热器14，只是采用风机13直接将空气吹向功率模块3对功率模块3进行风冷，这种方式结构简单，成本较低。本实施例中的功率柜1也可以采用设置均风板15对流经每一个功率模块3的空气流量进行调节，均风板15的结构以及对空气流量的调节原理与实施例二中所述的完全相同，此处不再详述。
[0054] 实施例四
[0055] 如图8所示，一种变流器，包括外围系统18和以上任意实施例所描述的功率柜1，功率柜1通过交流母线接口或直流母线接口与外围系统电连接。较优地，功率柜的数量为两个或两个以上，两个或两个以上的功率柜1通过交流母线接口或直流母线接口依次串联。变流器能够以功率柜1为单元进行更换，以兼容不同的功率模块，改变了过去变流器设计中功率模块选择单一的问题。
[0056] 作为一种可实施方式，功率柜1包括水冷系统，两个或两个以上的功率柜1的水冷系统依次连通。
[0057] 功率柜1如实施例二中所描述的包括进水管10和出水管11，在两个或两个以上的功率柜1通过交流母线接口或直流母线接口依次串联的同时，功率柜1的出水管11可与相邻功率柜1的进水关联通，实现多个功率柜1的水冷系统依次连通，外部冷却介质源可以依次对多个功率柜1中的功率模块3进行冷却。
[0058] 以上实施例使本发明具有：功率模块功能独立，不依赖于外围系统，从而降低了外围系统设计的工作量，缩短了开发周期，并能够实现多种功率模块的兼容的优点。
[0059] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
