技术领域
[0001] 本实用新型涉及不间断电源机柜，具体涉及一种不间断电源机柜内部结构组成。
背景技术
[0002] 基于
现有技术设计的不间断电源机柜内部空间利用率低、体积大、存在寿命限制以及易损的元件(如电容、控制
电路板、
风扇、功率模
块等)可维护性差，内部功率
电缆和
信号电缆布线凌乱、控制
电路板以及承担高
电压的元件多位于风道之中容易受积尘的影响导致
短路、拉弧、元件
腐蚀等故障概率增加，这些缺点使得目前不间断电源机柜的体积庞大、可靠性以及可维护性差，成本偏高。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于针对上述技术问题提出一种通过优化机柜内部元件的结构布局来实现不间断电源缩小体积、降低成本并提高可靠性及可维护性的不间断电源机柜。
[0004] 本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种不间断电源机柜，包括柜体
框架以及
门板；所述门板包括设于柜体框架上的前门板以及设于柜体框架内的内门板；所述前门板设有由隔板分隔而成的前门腔体，所述内门板设有由隔板分隔而成的内门腔体，所述柜体框架的内部设有由隔板分隔形成的前下部腔体、前上部腔体、后部腔体以及前顶部腔体；每一所述隔板分别设有用于走线的走线通孔；其中，所述前门腔体和内门腔体内分别设有系统控制单板；所述前下部腔体内设有放置
开关、用户接线母排以及防雷电路板、电磁兼容电路板以及
电池开关控制板；所述前上部腔体设有滤波电容、功率模块组件、高压
采样电路板、输入
滤波器接触器以及滤波器控制板；所述后部腔体设有电磁元件；所述前顶部腔体设有功率模块及系统离心风扇；所述前门腔体、内门腔体、前下部腔体、前上部腔体、后部腔体以及前顶部腔体之间设有用于实现电连接的电缆和导电母排。
[0005] 在本实用新型中，所述前门腔体设有显示组件且所述控制显示组件设于系统控制单板的前侧；所述显示组件包括设于所述前门板
正面的显示屏、
键盘以及设于显示屏后侧的显示监控单板，所述显示监控单板设有安全盖板以将危险电路遮挡且露置对外
接口电路。
[0006] 在本实用新型中，所述内门腔体包括分别由隔板和盖板构成的左封闭腔和右封闭腔，所述左封闭腔内设有用于控制
开关电源的控制电源板，所述右封闭腔内设有控制电路板；所述左封闭腔和右封闭腔分别设有用于露置控制电源及控制电路板的安全电路的小盖板；所述左封闭腔的上侧和下侧分别开设有
通风格栅。
[0007] 在本实用新型中，所述前下部腔体设有通过导电母排连接的主路输入开关、旁路输入开关、维修旁路开关、输出开关、电池开关、用户接线母排；其中，所述主路输入开关、旁路输入开关、维修旁路开关横向依次排列，所述输出开关设于所述维修旁路开关的上侧，所述电池开关设于所述主路输入开关的左侧，所述用户接线母排包括多个依次横向排列设置的接线母排以及多个依次竖向排列设置的横向导电母排，所述横向导电母排套设有用于电气绝缘的热缩
套管。
[0008] 在本实用新型中，所述前下部腔体设有功率电缆过线孔，所述主路输入开关设有连接电缆，并且该连接电缆通过所述功率电缆过线孔延伸至所述后部腔体并与所述电磁元件连接；所述旁路输入开关设有连接电缆，并且该连接电缆通过所述功率电缆过线孔延伸至所述前上部腔体并与所述前上部腔体内的静态开关晶闸管功率模块组件连接；所述输出开关设有连接电缆，并且该连接电缆通过所述功率电缆过线孔延伸至所述前上部腔体并与所述前上部腔体内的静态开关晶闸管功率模块组件连接；所述前下部腔体的底部设有用于用户进线的用户进线板，所述用户进线板开设有多个电缆穿线孔。
[0009] 在本实用新型中，所述前下部腔体设有输入电磁兼容电路板、输出电磁兼容电路板、主路输入防雷板、旁路输入防雷板以及电池控制板，所述输入电磁兼容电路板、输出电磁兼容电路板
反面安装于所述用户接线母排的下方，所述主路输入防雷板、旁路输入防雷板以及电池控制板分别设有绝缘透明PC 盖板。
[0010] 在本实用新型中，所述前上部腔体设有滤波电容、功率模块组件、高压采样电路板、输入滤波器接触器以及滤波器控制板；所述功率模块组件包括整流晶闸管、逆变IGBT功率模块、静态开关晶闸管功率模块、直流
母线电容组件、
散热器以及功率模块散热风道结构件；
[0011] 所述输出滤波电容通过电缆或导电母排与后部腔体的输出
变压器连接；
[0012] 所述输入滤波电容通过功率电缆连接到输入滤波器接触器；
[0013] 所述高压采样电路板安装于所述前上部腔体的左侧侧板上并设有绝缘透明PC盖板；
[0014] 整流晶闸管通过导电母排与整流保险连接；
[0015]
直流母线电容组件、逆变IGBT功率模块以及正负母排通过
铜排和绝缘膜依次层叠连接，并且铜排与正负母排、逆变IGBT功率模块的连接处为栅状结构；所述静态开关晶闸管功率模块通过电缆或导电母排分别与前下部腔室的旁路输入开关和输出开关及后部腔体的输出变压器连接。
[0016] 在本实用新型中，所述后部腔体内设有的电磁元件包括整流电抗器和输出变压器，输入电抗器和滤波器电抗器，辅助电源取电变压器，底部电磁元件滤网选件；
[0017] 所述输入电抗器分别与滤波电抗器和整流电抗器电连接；所述滤波电抗器与所述前上部腔体的输入滤波器接触器电连接；所述整流电抗器与所述前上部腔体的
整流器保险电连接；所述输出变压器通过电缆或导电母排分别与前上部腔体的逆变IGBT功率模块、输出滤波电容电连接；所述输出变压器安装在后部腔体的底部，所述整流电抗器、输入电抗器以及滤波器电抗器分别安装在所述输出变压器上部的横梁上。
[0018] 在本实用新型中，所述前顶部腔体设有用于不间断电源机柜散热的散热组件，所述散热组件包括固定安装在所述前顶部腔体的顶部且与外界相通的风扇罩以及安装在所述风扇罩的下方的离心风扇。
[0019] 本实用新型实现了机柜内部功率元件和控制电路板的合理、紧凑布局以及简洁有序的电连接，减小了机柜的总体外形尺寸从而带来成本的下降，并且使得电缆的布线更加简洁和流畅，同时也增强了功率模块组件、电容组件和控制电路板的可维护性，以及提高了电路板的抗干扰能
力和环境适应性。
附图说明
[0020] 图1为本实用新型一
实施例中的不间断电源机柜的结构示意图一；
[0021] 图2为本实用新型一实施例中的不间断电源机柜的结构示意图二；
[0022] 图3为本实用新型一实施例中的前下部腔体的结构示意图；
[0023] 图4为本实用新型一实施例中的前上部腔体的结构示意图；
[0024] 图5为本实用新型一实施例中的后部腔体的结构示意图；
[0025] 图6为本实用新型一实施例中的前顶部腔体的结构示意图。
具体实施方式
[0026] 为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，以下结合附图及实施例，对本实用新型的技术方案进行进一步详细说明，显而易见地，下面描述仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。
[0027] 参照图1至图6，一种不间断电源机柜，包括柜体框架以及门板；门板包括设于柜体框架上的前门板以及设于柜体框架内的内门板；前门板设有由隔板分隔而成的前门腔体100，内门板设有由隔板分隔而成的内门腔体200，柜体框架的内部设有由隔板分隔形成的前下部腔体300、前上部腔体400、后部腔体500以及前顶部腔体600；每一隔板分别设有用于走线的走线通孔；其中，前门腔体100和内门腔体200内分别设有系统控制单板；前下部腔体
300内设有放置开关、用户接线母排307以及防雷电路板、电磁兼容电路板以及电池开关311控制板；前上部腔体400设有滤波电容、高压采样电路板415、功率模块组件、输入滤波器接触器406以及滤波器控制板；后部腔体500设有电磁元件；前顶部腔体600设有功率模块离心风扇602及系统离心风扇601；前门腔体100、内门腔体200、前下部腔体300、前上部腔体400、后部腔体 500以及前顶部腔体600之间设有用于实现电连接的电缆和导电母排。
[0028] 具体的，形成腔体的隔板上均设有走线通孔。其中前门腔体100和内门腔体200用于放置系统控制单板；前下部腔体300用于放置各种开关、用户接线母排307、防雷电路板、电磁兼容电路板以及电池开关控制板，是系统对外控制操作的部分；前上部腔体400用于放置交流滤波电容组件、直流电容、
散热器模块、控制单板、输入滤波电容407、输入滤波器接触器406以及滤波器控制板；后部腔体500用于放置电磁元件；前顶部腔体600用于安装功率模块及系统离心风扇601。前下部腔体300、后部腔体500与前上部腔体400 通过电缆和导体母排实现电连接。其中，后部腔体500、前上部腔体400以及前顶部腔体600分别具有独立的散热风道，通过各自独立的散热风道实现散热。本实用新型实现了机柜内部功率元件和控制电路板的合理、紧凑布局以及简洁有序的电连接，减小了机柜的总体外形尺寸从而带来成本的下降，并且使得电缆的布线更加简洁和流畅，同时也增强了功率模块组件、电容组件和控制电路板的可维护性，以及提高了电路板的抗干扰能力和环境适应性。
[0029] 在一具体实施例中，前门腔体100设有显示组件且控制显示组件设于系统控制单板的前侧；显示组件包括设于前门板正面的显示屏、键盘以及设于显示屏后侧的显示监控单板，显示监控单板设有安全盖板以将危险电路遮挡且露置对外接口电路。在进行系统接线时，只需要打开前门板就能连接不间断电源系统监控接口，可以方便的连接对外的电池开关311及其他外部监控，并且不间断电源的系统监控信号电缆通过前下部腔体300的进线区的控制线进线孔301可以直接连接到不间断电源系统外侧，非常方便现场维护。
[0030] 在一具体实施例中，内门腔体200包括分别由隔板和盖板构成的左封闭腔和右封闭腔，左封闭腔内设有用于控制开关电源的控制电源板，右封闭腔内设有控制电路板；右封闭腔设有用于露置控制电路板的安全电路的小盖板；左封闭腔的上侧和下侧分别开设有通风格栅。
[0031] 具体的，内门腔体200通过隔板分隔开后，左封闭腔将高频开关电源屏蔽起来，减小对右封闭腔内的控制电路板的
电磁干扰。右封闭腔内集中布局的各类控制电路板使得信号线布线更加集中，同时由于处于相对封闭的金属腔体中，使得控制电路板的抗电磁干扰能力得到提高。左封闭腔的上下两侧分别开设的通风栅格用于控制电源板板自然
对流散热、降低电路板上元器件的温升，增强可靠性。右封闭腔内的控制电路板的功耗低，无需对流散热，因此右封闭腔的上下两侧封闭，减小了积灰机会，同时增强了可靠性。左右两个腔体前面有盖板封闭，右封闭腔对外并机
端子部分有单独的小盖板盖住。拆除小盖板后露出部分为安全电路，供不间断电源系统并机时对外连接并机相关信号，现场开前门后拆除小盖板后可以直接连接，方便现场维护。连接并机相关信号的电缆往下通过前下部腔体300的进线区控制线进线孔301可以连接到不间断电源系统外侧，非常方便现场维护。
[0032] 在一具体实施例中，前下部腔体300设有通过导电母排连接的主路输入开关313、旁路输入开关312、维修旁路开关305、输出开关303、电池开关 311、用户接线母排307；其中，主路输入开关313、旁路输入开关312、维修旁路开关305横向依次排列，输出开关303设于维修旁路开关305的上侧，电池开关311设于主路输入开关313的左侧，用户接线母排307包括多个依次横向排列设置的接线母排以及多个依次竖向排列设置的横向导电母排，横向导电母排套设有用于电气绝缘的
热缩套管。
[0033] 前下部腔体300设有功率电缆过线孔304，主路输入开关313设有连接电缆，并且该连接电缆通过功率电缆过线孔304延伸至后部腔体500并与电磁元件连接；旁路输入开关312设有连接电缆，并且该连接电缆通过功率电缆过线孔304延伸至前上部腔体400，并通过转接铜排414与静态开关晶闸管功率模块组件404连接；输出开关303通过转接铜排302以及连接电缆并通过功率电缆过线孔304延伸至前上部腔体400，并通过转接铜排416与静态开关晶闸管功率模块404连接；前下部腔体300的底部设有用于用户进线的用户进线板308，用户进线板308采用
铝或其它不导磁材料，开设有多个电缆穿线孔。
[0034] 前下部腔体300设有输入电磁兼容电路板309、输出电磁兼容电路板306、主路输入防雷板314、旁路输入防雷板316以及电池控制板315，输入电磁兼容电路板309、输出电磁兼容电路板306反面安装于用户接线母排307的下方，主路输入防雷板314、旁路输入防雷板316以及电池控制板315分别设有绝缘透明PC盖板。
[0035] 具体的，前下部腔体300主要放置有不间断电源系统主路输入开关313、旁路输入开关312、维修旁路开关305、输出开关303、电池开关311、用户接线母排307、主路/旁路输入防雷电路板、输入/输出电磁兼容电路板、电池电磁兼容电路板310、电池开关控制板。上述各种开关通过导电母排连接起来，做到结构紧凑，使用较少的导电母排，降低成本。同时导电母排做通用兼容设计，减少加工零件种类，提高加工效率，降低成本。横向连接的导电母排套热缩套管，有效增大电气绝缘，提高系统可靠性。输出导电母排从维修开关底侧穿过，上述五个开关的安装
位置布局，在电气连接上实现不间断电源系统的功能连接，同时使得结构紧凑，节约了机柜的宽度，从而减小了不间断电源系统的占地面积。主路输入开关313的上侧连接有功率电缆，通过功率电缆过线孔304连接到后部腔体500的
磁性元件。旁路输入开关312上侧连接功率电缆，通过功率电缆过线孔304连接到前上部腔体400，并通过转接铜排414与静态开关晶闸管功率模块组件404上相连。输出开关303通过绝缘板
支撑铜排转接后，再通过功率电缆连接到前上部腔体400，并通过转接铜排417与静态开关晶闸管功率模块组件404相连。输入电磁兼容电路板309、输出电磁兼容电路板306反面安装于输入铜排、输出铜排的下方，与输入铜排、输出铜排直接连接，降低了连接阻抗，有利于提高电磁兼容吸收效果，而且，反面安装也使输入电磁兼容电路板309、输出电磁兼容电路板306不容易积灰，提高防护能力。主路输入防雷板314、旁路输入防雷板316以及电池控制板315上安装了绝缘透明PC盖板，提高了灰尘防护能力。本实用新型中机柜的用户进线板308由不导磁的钣金材料(如铝板)制成，目的是为了避免用户外接电缆穿过两个以上的封闭型进线孔时，因为环绕进线孔之间的
电流在进线孔之间的封闭导磁钣金材料中引起
涡流效应，导致不必要的发热和
能量损失。
[0036] 在一具体实施例中，前上部腔体400设有输入滤波电容407、输出滤波电容408、高压采样电路板415以及直流母线电容组件405；功率模块组件包括整流晶闸管411、逆变IGBT功率模块412、静态开关晶闸管功率模块404、直流母线电容组件405、散热器以及功率模块散热风道结构件；输入滤波电容 407通过功率电缆连接到输入滤波器接触器406；整流晶闸管411通过导电母排410与整流保险409连接；直流母线电容组件405、逆变IGBT功率模块412 以及正负母排403通过铜排和绝缘膜依次层叠连接，并且铜排与正负母排403、逆变IGBT功率模块412的连接处为栅状结构。
[0037] 具体的，前上部腔体400主要放置有不间断电源系统输入/输出滤波电容、输入滤波器接触器406、直流母线电容组件405、功率模块组件、散热器、功率模块散热风道结构件。功率模块组件包括整流晶闸管411、逆变IGBT功率模块412、静态开关晶闸管功率模块404、直流母线电容组件405，以及上述功率模块的驱动电路板401以及吸收电路板402。输出滤波电容408与后部腔室的输出变压器505通过电缆或者导体母排进行电连接。输入滤波电容
407 通过功率电缆连接到输入滤波器接触器406，输入滤波器接触器406再通过功率电缆与后部腔室的滤波电抗器连接。整流晶闸管411与整流保险409通过导电排连接，整流保险409通过功率电缆连接到后部腔室的整流电抗器506。上述器件均安装于一个托盘上，实现了整机总装时的模块化组装，该设计简化了总装过程，提高了生产效率。上述前上部腔体400的元件中，输入/输出滤波电容、直流母线电容是寿命型元件，定期需要维护更换，通过将这些元件放置于前上部腔体400，只需打开前上部的内门板，就可以对这些元件进行前维护，大大的提高的维护的便利性。
[0038] 直流母线电容组件405与逆变IGBT功率模块412和正负母线通过铜排和绝缘膜叠成连接，能够有效减小直流母线电容组件405和逆变IGBT功率模块 412之间的功率环路长度，减小杂散电感，从而减少功率器件工作时的点压
应力。铜排与正负母排403及逆变IGBT功率模块412的连接处采用了栅状设计，有效减小了连接处的机械应力，提高不间断电源系统抗机械震
动能力。
[0039] 静态开关晶闸管功率模块404通过导电排和电缆连接到机柜的前下部腔300和后部腔体500，导电排上安装检测电流
传感器，导电排再通过功率电缆连接至相应的开关及变压器。静态开关晶闸管功率模块404上的转接铜排417 安装于风道中，可以有效降低导电排温升，提高系统的可靠性；功率电缆安装于强制风冷的后部腔体500，可以有效降低功率电缆温升，提高电缆的可靠性。
[0040] 功率模块驱动电路板401以及功率模块吸收电路板402通过支撑板安装于靠近功率模块的上侧，减小了功率模块驱动电路板401受干扰和干扰其他电路可能。直流母线电容组件405的直流母线放电
电阻413安装于功率模块散热风道结构件上，由利于直流母线放电电阻413本身散热，提高了直流母线放电电阻413可靠性，同时，各控制电路板均安装直流母线放电电阻413 下方，大大消除直流母线放电电阻413发热对控制电路板的影响，增强个元器件的可靠性及寿命。本设计完全避开了进风风道，同时控制电路板采用竖直安装或倒立安装，这些都有助于消除风道中积尘对于电路板的影响，提高了不间断电源系统的环境适应能力和可靠性。
[0041] 在一具体实施例中，后部腔体500内设有的电磁元件包括整流电抗器506 和输出变压器505，输入电抗器502和滤波器电抗器501，辅助电源取电变压器503，底部电磁元件滤网504选件；
[0042] 输入电抗器502分别与滤波电抗器和整流电抗器506电连接；滤波电抗器与前上部腔体400的输入滤波器接触器406电连接；整流电抗器506与前上部腔体400的整流器保险电连接；输出变压器505通过电缆或导电母排分别与前上部腔体400的逆变IGBT功率模块412、输出滤波电容408电连接；输出变压器505安装在后部腔体500的底部，整流电抗器506、输入电抗器 502以及滤波器电抗器501分别安装在输出变压器505上部的横梁上。
[0043] 具体的，后部腔体500主要放置不间断电源系统的电磁元件，电磁元件包括整流电抗器506、输出变压器505、输入电抗器502、滤波器电抗器501、辅助电源取电变压器503以及用于电磁元件散热的电磁元件滤网504和设于前顶部腔体600的离心风扇。输入电抗器502分别与前下部腔体300的主路输入开关313、滤波器电抗器501以及整流电抗器506电连接。滤波电抗器同时连接到机柜的前上部腔体400的输入滤波器接触器406。整流电抗器506同时连接到前上部腔体400的整流器保险。输出变压器505分别与前上部腔体 400的逆变IGBT功率模块412、静态开关晶闸管功率模块404以及输出滤波电容408进行电连接。输出变压器
505安装机柜后部腔体500的底部，整流电抗器506、输入电抗器502以及滤波器电抗器501安装在输出变压器505上部的横梁上。如果客户不选用输入电抗器502，整流电抗器506移到输入电抗器502的位置，减小整流电抗器506与整流保险409及输入开关之间的距离，减少功率电缆的配电距离，降低成本。散热气流通过不间断电源机柜的底部的进风口进入机柜内部，电磁元件滤网504安装在后部腔体500的底部的进风口，通过电磁元件滤网504过滤底部进风，提高不间断电源可靠性及防护能力。电磁元件滤网504采用里侧卡扣设计，方便现场维护更换。设在机柜顶部的离心风扇将冷风从底部抽到机柜内并从顶部排除，本实用新型中将功率损耗偏大的输出变压器505放置在底部进风口，将损耗偏小的电抗器放置在后部腔体500的中上侧，兼顾了整个磁性元件系统的热均衡。
[0044] 在本实用新型中，前顶部腔体600设有用于不间断电源机柜散热的散热组件，散热组件包括固定安装在前顶部腔体600的顶部且与外界相通的风扇罩以及安装在风扇罩的下方的离心风扇。具体的，前顶部腔体600的后排风扇作为系统离心风扇601通过散热风道与后部腔体500连通，前顶部腔体600 前排风扇作为功率模块离心风扇602通过散热风道与前上部腔体400以及前下部腔体300连通，离心风扇的开机数量可以根据机柜的散热需求进行相应的调整，以满足不同工况下的散热要求。
[0045] 本实用新型实现了机柜内部功率元件和控制电路板的合理、紧凑布局以及简洁有序的电连接，减小了机柜的总体外形尺寸从而带来成本的下降，并且使得电缆的布线更加简洁和流畅，同时也增强了功率模块组件、电容组件和控制电路板的可维护性，以及提高了电路板的抗干扰能力和环境适应性。
[0046] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
