[發(fā)明專利]一種車載大功率變流器冷卻方法及冷卻系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102270926A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設計）人: 范偉;王挺澤;羅仁俊;李軍;敬華兵;曹洋;藍德劭;楊鳴遠;陳鋒;彭凱;李雪榮;段艷莉;吳莉莉;曹超;陳菁
• 申請（專利權）人: 株洲變流技術國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H05K7/20
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發(fā)明涉及一種輸配電的輔助作業(yè)方法及裝置，更具體地說涉及一種用于車載大功率變流器裝置使用的冷卻方法及系統(tǒng)裝置?？蓮V泛運用于移動式柔性輸電、融冰電源等車載作業(yè)中。

背景技術

在亞熱帶地區(qū)，冬、春季陰濕多雨，其氣候、地理條件都易發(fā)生架空線路覆冰，對電力系統(tǒng)安全運行威脅甚大。移動式車載融冰電源提供了有效解決方案;大柔性輸電系統(tǒng)旨在提高電力系統(tǒng)的高度靈活性和安全穩(wěn)定性，使得現有輸電線路的輸送能力大大提高。柔性輸電系統(tǒng)的建設，需要選擇利用靈活輸電系統(tǒng)技術及功率電子設備；移動式車載柔性輸電設備提供了有效的解決方案；以上兩種方案都是大功率變流器在車載裝置上的應用。由于這些設計的特殊性，對電力電子散熱技術上提出了新的要求；車載變流器裝置的基本組成可分為兩個主體：半掛式平板拖車+車載變流器裝置；其車體設計中按照國家公路車輛相關標準在高度、寬度及長度方面都有嚴格規(guī)定，并且由于使用區(qū)域性，要求其車體必須具備良好的通用性，因此對車體設計的空間性有嚴格限制；車載變流器的應用性決定了設計向超大功率發(fā)展；這就必須保證電力電子器件良好溫控性，其冷卻散熱設計至關重要。因車載裝置在空間及使用性方面的嚴格要求，就必須在提高整機裝置的功率密度的同時提高冷卻系統(tǒng)的功率密度。

以往的強迫風冷方式對變流器裝置主體設備的功率損耗進行強迫風冷散熱，或單純利用水冷卻技術，對變流器裝置主體設備功率損耗進行水冷散熱的方式尚不能滿足現有車載大功率變流器的要求；主要存在以下一些不足：

1、采用強迫風冷方式在冷卻效率上不能滿足大功率設備的散熱要求，且占用空間體積較大,功率密度低。

2、單純的水冷卻方式很難滿足大功率變流器裝置中的綜合散熱問題，且對運行環(huán)境有特殊要求；具有局限性。

因此很有必要對此加以改進。

發(fā)明內容

本發(fā)明主要目的是提供一種應用于車載大功率變流器冷卻系統(tǒng)中，解決現有車載大功率變流器綜合散熱問題的技術方案；實現了高效的車載大功率設備的綜合散熱冷卻技術方法及系統(tǒng)裝置。

本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現的：一種車載大功率變流器冷卻方法，采用水風油混合冷卻方式對車載變流器裝置進行冷卻，有機的把水和油兩散熱介質性能參數相結合，形成高純水加變壓器油的密閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，再將水和油兩散熱介質通過水油風換熱器與外界空氣進行二次散熱；最終由空氣將熱量帶走，實現車載大功率設備的綜合散熱冷卻。其中，變流器功率柜散熱冷卻采用介質為純水；變壓器選擇為油浸式變壓器，在實現散熱的同時必須保證絕緣性能，散熱冷卻采用介質為變壓器油；由冷卻介質為高純水的變流器功率柜密閉式循環(huán)系統(tǒng)和冷卻介質為變壓器油的變壓器密閉式循環(huán)系統(tǒng)，以及水風油混合換熱器組成車載水風油混合冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)將水冷系統(tǒng)、油冷系統(tǒng)及水油風換熱器的設計有機的結合在一起；實現了高效的車載大功率設備的散熱冷卻。

車載水風油混合冷卻系統(tǒng)的原理是：由高純水的變流器功率柜密閉式循環(huán)系統(tǒng)和冷卻介質為變壓器油的變壓器密閉式循環(huán)系統(tǒng)分別對變流器功率柜需要散熱的器件和變壓器進行散熱，經管路將熱量帶入水風油混合換熱器，然后通過水風油混合換熱器進行熱交換，并通過風機的強迫風冷將熱量排出水風油混合換熱器外，實現了高效的車載大功率設備的散熱冷卻。

根據上述方法所提出的車載大功率設備的綜合散熱冷卻系統(tǒng)裝置，采用水風油混合冷卻方式對車載變流器裝置進行冷卻，由冷卻介質為高純水的變流器功率柜密閉式循環(huán)系統(tǒng)和冷卻介質為變壓器油的變壓器密閉式循環(huán)系統(tǒng)，以及水風油混合換熱器組成車載水風油混合冷卻系統(tǒng)；高純水的變流器功率柜密閉式循環(huán)系統(tǒng)與變壓器油的變壓器密閉式循環(huán)系統(tǒng)分別與水風油混合換熱器組合形成兩套冷卻循環(huán)系統(tǒng)。

所述的高純水的變流器功率柜密閉式循環(huán)系統(tǒng)的構成是：