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大功率逆变器柜体的结构强度及热设计分析 　　摘要：本文主要对大功率逆变器柜体的结构特点进行了简要阐述，大功率逆变器柜对框架结构形式、材料选用、承重、散热和防护等都有很高的要求。本文利用有限元分析软件将大功率逆变器柜生成力学模型，并进行强度计算验证逆变器柜的可靠性。最后，根据逆变器柜内的发热量对柜体的散热进行了理论计算，为逆变器柜的设计的人员提供参考。 　　关键词：逆变器；结构设计；承重；散热；有限元分析 　　Abstract: In this paper, reviewed for high-power inverter cabinet body structure characteristics. high-power inverter cabinet have a very high demand for from frame structure form material select、loading、Cooling and protection. This paper，using finite element analysis software to generate high-power inverter cabinet mechanical model，Strength calculation and verify the reliability of the inverter cabinet，at last， according to the inverter cabinet heat dissipation for the cabinet a theoretical calculation，in order to provide reference for the inverter cabinet designer. 　　Key words: inverter, structural design; load bearing, radiating, finite Element Analysis 　　中图分类号：TK51文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013) 　　 　　1.引言 　　随着全世界人口急剧的增长、社会经济的发展和人民生活水平不断的提高，全球能源的消耗量正在不断增加，世界上的煤炭、石油、天然气等不可再生能源总有一天将开发达到极限。同时，由于工业和生活燃烧大量矿物，全球的生态环境日益恶化，对人类的生存和发展构成了很大的威胁。太阳能作为一种巨量的可再生能源，引起了人们的重视，各国政府正在大力推动太阳能光伏发电产业的发展。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，具有资源丰富、可再生且清洁等优点,是非常理想的可替代能源，而光伏并网发电是太阳能利用的主要发展趋势,其中光伏逆变器是光伏发电原理的中间环节,有着至关重要的作用。逆变器柜体作为逆变器的保护屏障，柜体的可靠性、IP防护性、以及散热性能直接影响着逆变器的稳定性以及使用寿命，因此做好逆变器柜体的结构设计是非常必要的。 　　2.大功率逆变器机柜的结构设计 　　光伏逆变器机柜应用在环境恶劣的沙漠、高原、海岛或偏远山区，对其机械性能、防腐和防护等都有较高的要求，内部主要布置功率模块、电抗器、散热器、滤波器、电容、空开和接触器等元器件组成。其国内外的应用形式基本一致，框架普遍采用型钢焊接式框架，能有效提高框架的刚性和可加工性能，产品由于成本问题，柜型体现越来越紧凑，其空间布局充分优化，这样无可避免的对小型化的柜体承重压力和通风散热方面有很高的要求。九折型钢框架形式广泛应用于国内光伏逆变器行业，横梁和立柱统一为25mm模数孔，产品通用性和互换性强，此柜体的结构特点如图1所示： 　　 　　 　　图1 　　逆变器柜具体结构设计细节需要注意以下几点： 　　2.1 框架结构形式：立柱和横梁均为封闭式、一次滚压成型焊接式型钢，加工精密，使得整个框架强度高、刚性好，稳定性强； 　　2.2 柜体材料选用：框架选用镀锌板，避免型腔内部喷涂不到位存在防腐性能隐患，柜体门板、侧板、顶板和底板一般采用优质SPCC表面喷塑，吊梁和底座一般采用槽钢形式，内部件花梁和屏蔽板由于开孔数量较多采用冷板蓝白锌环保电镀，其他零部件一般采用覆铝锌板，覆铝锌板比冷板喷塑成本低，表面防腐性能高且环保，便于产品出口；也有部分零件为减轻产品重量降低产品出口费用采用铝板； 　　2.3 柜体的承重设计：大功率逆变器柜对柜体的承重有很高的要求，该产品一般应用在沙漠、高原、海岛或偏远山区，产品总装后经过长时间的运输，对产品的抗震和抗冲击要求较高；重量主要集中在电抗器和功率模块上，电抗器较重一般应安装在柜体底部或者直接安装在底座上，功率模块安装在承重横梁上，考虑并柜柜体