[发明专利]用于中压驱动器的集成式空气冷却及耐电弧系统

说明书

提供一种用于电压驱动器的集成式空气冷却及耐电弧系统。该系统包括机柜，该机柜包括后部、上部部分和下部部分。该系统还包括设置在机柜中的多个功率单元。该系统还包括竖直设置在机柜中的中央烟囱。该系统还包括设置在机柜中并在多个功率单元下方的变压器。变压器具有顶部端部和底部端部。该系统还包括设置在机柜后部中的竖直气室。竖直气室被配置成使从多个功率单元通过的冷空气流向变压器的底部端部。

技术领域

本发明的各方面主要涉及一种用于中压功率电子装备诸如电压驱动器的集成式高效空气流冷却及耐电弧系统。

背景技术

电气设备或装备诸如例如变频驱动器(VFD)、电源、变压器或断路器通常被容纳在外壳或机柜中。由于例如错误连接或用户错误，外壳或机柜内可能会发生电弧故障。内部短路可能导致电弧故障。电弧故障使空气在电子设备中的两个或更多个电位之间被离子化，从而导致电弧闪光，包括迅速膨胀的汽化金属材料的等离子云。等离子体导致高压和高温在几分之一秒内迅速在外壳内累积。

电弧故障条件必须被遏制在外壳内或排放到电气设备外壳的外部。电弧故障对发生的设备造成毁灭性的影响，并且次要影响诸如弹片爆炸性喷射并且有毒气体对人员造成严重危害。电弧燃烧时，机柜内部部件的重大损坏部分是由于电弧燃烧的方式不受控制造成的。另外，电弧趋向于在机柜内远离能量源移动。这样内部的损坏很大，并且通常会对整个机柜及其内容物造成永久性损坏。

此外，电气设备或装备可包括进气口，该进气口包括用于冷却目的的空气过滤器，但是在电弧故障事件期间，热气体、等离子体和碎屑可从进气口排出，这可能会对人员和财产造成严重伤害或造成死亡。普通的空气过滤器在电弧事件下会出故障或不过滤这些气体。

在诸如电压驱动器的中压功率电子装备中，功率电子零件和功率变压器零件需要空气冷却系统。它们非常不同，导致两种气流的平行路径。当只有一个空气供应源时，这会导致这两个部件之间的平衡出现问题。在非线性系统中不容易解决这个问题。

耐电弧解决方案当前在现有的空气冷却解决方案之上实施的，并且在中压功率电子装备内部发生电弧故障之后，它使用平行/辅助路径来排出等离子体。通常，这导致设备更大且更昂贵。

因此，需要用于诸如电压驱动器的中压功率电子装备的有效的空气冷却和经改进的耐电弧系统。

发明内容

简要地描述，本发明的各方面涉及使用居中放置的烟囱将耐电弧解决方案集成到修改的空气冷却解决方案中，该烟囱因此成为正常操作空气冷却和电弧故障后等离子体排空的共同路径。这是使用集成方法的解决方案。

根据本发明的一个说明性实施方式，提供了一种用于电压驱动器的集成式空气冷却及耐电弧系统。该系统包括机柜，该机柜包括下部挡板和上部挡板；设置在机柜中的多个第一功率单元；设置在机柜中的多个第二功率单元；竖直设置在多个第一功率单元和多个第二功率单元之间的空间的中央烟囱。机柜包括上部部分和下部部分。该系统还包括变压器，该变压器被夹在上部夹具和下部夹具之间，同时被设置在机柜中并且在多个第一功率单元和多个第二功率单元的下方。变压器具有顶部端部和底部端部。该系统还包括设置在机柜后部中的竖直气室。竖直气室被配置成使从多个第一功率单元和多个第二功率单元通过的冷空气流向变压器的底部端部。下部挡板被配置成防止热空气从变压器流到多个第一功率单元和多个第二功率单元。上部挡板被配置成迫使来自变压器的热空气和来自变压器的冷空气进入中央烟囱。

根据本发明的另一个说明性实施方式，提供了用于电压驱动器的集成式空气冷却及耐电弧系统。该系统包括机柜，该机柜包括后部、上部部分和下部部分。该系统还包括设置在机柜中的多个功率单元。该系统还包括竖直设置在机柜中的中央烟囱。该系统还包括设置在机柜中并位于多个功率单元下方的变压器。变压器具有顶部端部和底部端部。该系统还包括设置在机柜后部的竖直气室。竖直气室被配置成使从多个功率单元穿过的冷空气流向变压器的底部端部。