[發(fā)明專利]一種高頻電源機柜散熱裝置

有效

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• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103533816A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲震;陳祥;劉宇芳;孔紅兵;凌雁波;苗豐;虞敏;劉璐
• 申請（專利權(quán)）人: 南京國電環(huán)?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種用于高頻電源機柜散熱的方法及相應(yīng)裝置，屬于產(chǎn)品熱設(shè)計領(lǐng)域。

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背景技術(shù)：

高頻電源作為一種供電電源裝置，其在功率變換過程中的能量損失而導(dǎo)致的發(fā)熱不可避免，如果沒有有效的散熱方式，內(nèi)部功率器件溫升過高會直接影響其壽命和可靠性，特別是內(nèi)置油浸式變壓器的電源，內(nèi)部油溫過高會導(dǎo)致絕緣器件老化及油品變質(zhì)，影響著運行安全。因此散熱裝置的結(jié)構(gòu)是高頻電源機柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的傳統(tǒng)難點。

同時，隨著電源功率逐漸增高，特別是120KW以上的大功率電源，其熱損耗一般在10KW以上，而設(shè)備體積一般被限制在1立方米左右的狹小機柜空間內(nèi)，其體積熱功率密度非常高；隨著現(xiàn)今高頻電源產(chǎn)品日益向小型化發(fā)展，這對電源機柜的散熱性能提出了更高的要求。

現(xiàn)有的高頻電源機柜通常采用強迫風(fēng)冷的方式，即在設(shè)備內(nèi)部建立循環(huán)風(fēng)道，將功率器件散熱器、變壓器波紋片等發(fā)熱體布置在風(fēng)道內(nèi)，利用外部冷卻氣流進入風(fēng)道，完成熱交換后排出柜體。這種散熱方式實用性強、便于維護，因而較為普及，但對于熱量更大的體積更小的電源，其熱交換效率卻不能滿足要求。

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發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對大功率高頻電源體積小型化設(shè)計帶來的散熱難題，提出了一種高頻電源機柜散熱裝置，該裝置采用強迫風(fēng)冷與變壓器油循環(huán)結(jié)合的方式，將主要兩個發(fā)熱組件-逆變器和變壓器兩者的散熱分離開來，并分別進行控制，有效提高了散熱效率，并將散熱控制方式的選擇性予以拓展。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種高頻電源機柜散熱裝置，該裝置包括逆變器散熱單元和變壓器散熱單元，其特征是：

所述逆變器散熱單元包括鋁型材散熱器、散熱風(fēng)道和散熱風(fēng)機，散熱風(fēng)道分為中間的主風(fēng)道和兩側(cè)的輔助風(fēng)道，逆變器的IGBT模塊和匯流排中部安裝在鋁型材散熱器的正面，該鋁型材散熱器的散熱翅片分布在主風(fēng)道內(nèi)，匯流排兩側(cè)的儲能電容分別設(shè)置在主風(fēng)道兩側(cè)的輔助風(fēng)道內(nèi)，所述主風(fēng)道通過隔板與兩側(cè)的輔助風(fēng)道連接，所述隔板上開有若干通風(fēng)孔，該通風(fēng)孔將輔助風(fēng)道與主風(fēng)道連通；所述散熱風(fēng)機位于裝置的底部，主風(fēng)道下口經(jīng)錐形過渡風(fēng)道與散熱風(fēng)機連接；

所述變壓器散熱單元包括依次連接的吸油循環(huán)管路、風(fēng)冷式油冷卻器、油循環(huán)泵和注油循環(huán)管路，以及各閥門，所述吸油循環(huán)管路還連接在變壓器油箱底部的出油孔，注油循環(huán)管路還連接變壓器油箱頂部的注油孔，風(fēng)冷式油冷卻器的表面安裝油冷卻風(fēng)機。

所述吸油循環(huán)管路和注油循環(huán)管路均采用不銹鋼無縫硬管與不銹鋼波紋軟管連接組成，并在兩者連接處設(shè)有活動接頭。

所述油冷卻器由散熱器與軸流風(fēng)機構(gòu)成，兩者緊密連接，該散熱器分別設(shè)置一個進、出油口。

錐形過渡風(fēng)道的上窄口與主風(fēng)道連接，下闊口經(jīng)波紋管與散熱風(fēng)機連接。

該散熱風(fēng)機為離心式引風(fēng)機。

鋁型材散熱器的翅片與主風(fēng)道內(nèi)氣流方向平行。

逆變器散熱單元的進風(fēng)口設(shè)置了防塵過濾網(wǎng)。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1.本發(fā)明將高頻電源逆變器散熱單元與變壓器散熱單元獨立開來，便于有針對性的在設(shè)備不同負荷下，根據(jù)器件不同發(fā)熱量對兩臺冷卻風(fēng)機進行調(diào)速、起停等操作，拓展了控溫的空間，延長了風(fēng)機壽命。

2.逆變器的散熱風(fēng)機采用外轉(zhuǎn)子吸風(fēng)風(fēng)機，通過特有的風(fēng)道結(jié)構(gòu)，將鋁型材散熱器布置在風(fēng)道內(nèi)，既保證對IGBT等核心器件的集中優(yōu)先散熱，又兼顧了安裝較分散的儲能電容的散熱。

3.本發(fā)明特有的風(fēng)道設(shè)計，增加了風(fēng)道的流程長度，主、輔風(fēng)道間有通風(fēng)孔連通，氣流分布較均勻，同時可在進風(fēng)口設(shè)置了防塵過濾網(wǎng)。

4.變壓器散熱單元采用強迫油循環(huán)散熱，通過循環(huán)泵將變壓油在油箱內(nèi)大范圍循環(huán)，大幅度增加了油箱內(nèi)對流換熱效率；同時外置的散熱器為鋁板翅結(jié)構(gòu)換熱面積較大，能有效的將吸入的熱油進行冷卻，然后回流至油箱內(nèi)，降低內(nèi)部油溫。

5.變壓器散熱單元放置在機柜側(cè)面，所配置的軸流風(fēng)機可將散熱器表面熱量直接吸出機柜，機柜側(cè)板上裝有排風(fēng)口。

6.本發(fā)明高頻電源機柜配置的兩組散熱單元，有效解決了大功率高頻電源設(shè)備運行中溫升過高的問題，為其在滿功率條件下長期、可靠運行提供了保證。

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附圖說明:

圖1為本發(fā)明器件布局示意圖。

圖2為圖1的A-A向視圖。

圖3為本發(fā)明的變壓器散熱單元立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的逆變器散熱單元立體結(jié)構(gòu)示意圖。