[實用新型]一種變流器的冷卻系統

有效

• 申請號: 201320602407.2
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN203445772U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 周澤平;盛小軍;周黨生
• 申請（專利權）人: 深圳市禾望電氣有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;F25D16/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及電力設備領域，尤其涉及一種變流器的冷卻系統。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，大功率變流器（包括風電變流器、光伏逆變器）的結構設計越來越緊湊，這樣，一方面造成熱量越來越集中，另一方面造成散熱更加困難。過去解決之道通常是將變流器中的發熱元件（如IGBT，整流橋）等安裝在銅（鋁）制的散熱器上，并在該散熱器的柜（殼）體上加裝風扇，配合設計的風道讓熱量散到外部。但是隨著功率密度的提高，變流器發熱量的增大，風冷已經不能滿足散熱的要求。近年來，水冷散熱技術有了飛速的發展，它不但在散熱效果上超過了如風冷、熱管等散熱方式，在噪音控制，應用環境適應性等方面也達到了良好的效果。因此，在大功率，高功率密度的電力電子產品的散熱上，水冷散熱技術得到廣泛的運用。

在采用水冷散熱以后，為了使變流器機柜的密封IP等級可以做得更高，同時也為了滿足各種惡劣環境的使用要求，除了高熱流密度的IGBT采用直接水冷的散熱方式以外（通過液冷散熱器將IGBT的熱量散發到機柜外），變流器機柜內部的其它發熱元件（包括電感、銅排、接觸器、斷路器、電容模塊、熔絲等等）通常采用先將熱量傳遞給變流器機柜內部的空氣，被加熱后的空氣在風機的驅動下進入變流器柜內的氣液熱交換器，由于溫差的作用，空氣的熱量將傳遞給氣液熱交換器，氣液熱交換器的熱量將進一步地傳遞給氣液熱交換器的冷卻液，流動的冷卻液將該熱量帶出變流器機柜，進入外部的熱交換器中（通常為風冷式的熱交換器），最終由該外部的熱交換器將熱量傳遞到大氣中，從而達到冷卻的目的，如圖1所示。

根據熱力學第一定律，熱量只能從高溫物體傳遞到低溫物體。上述所敘述的熱量傳遞過程中，由于熱阻的存在，變流器機柜內發熱元件的溫度必須大于機柜內的空氣溫度，機柜內的空氣溫度必須大于氣液熱交換器的溫度，氣液熱交換器的溫度必須大于冷卻液的溫度；同樣的，變流器機柜內的冷卻液溫度必須大于外界的環境溫度，才能滿足熱量從柜內的發熱元件傳遞到變流器外界空氣的過程。

因此，機柜內的空氣溫度一般會比外界環境溫度高10度～30度，局部區域甚至會更高。例如當外界環境溫度為45度的時候，機柜內的空氣溫度將達到70度甚至更高。

眾所周知，影響器件使用壽命和可靠性的主要因素之一是其所使用的環境溫度。采用水冷散熱的變流器，其柜內空氣溫度比外界環境溫度要高很多，為了保證器件的使用壽命和可靠性，一般需要使用非標耐高溫的器件來解決，而采用非標耐高溫的器件的成本將成倍增加。但是如果不使用耐高溫器件，變流器將會頻繁的出現各種故障，器件的定期更換和定期維護成本將更高。

實用新型內容

本實用新型針對現有使用水冷散熱的變流器，其柜內空氣溫度比外界環境溫度要高很多，降低了機柜內元器件的使用壽命和可靠性，增加了變流器的制造成本以及維護成本的問題，提供一種變流器的冷卻系統。

本實用新型就其技術目的所提供的解決方案如下：

本實用新型提供了一種變流器的冷卻系統，所述變流器包括發熱元件，所述冷卻系統用于對所述發熱元件進行散熱，所述冷卻系統包括進液管道、出液管道、第一液冷裝置、以及第二液冷裝置；

所述第一液冷裝置包括液冷散熱器；該液冷散熱器具有液冷散熱器進液口和液冷散熱器出液口；所述第二液冷裝置包括冷凝器、蒸發器和壓縮機；所述冷凝器、所述蒸發器和所述壓縮機通過管路連接成第一封閉回路；該第一封閉回路中設有制冷劑；所述冷凝器具有冷凝器進液口和冷凝器出液口；

所述液冷散熱器進液口和所述冷凝器進液口分別與所述進液管道連通；所述液冷散熱器出液口和所述冷凝器出液口分別與所述出液管道連通。

本實用新型上述的變流器的冷卻系統中，所述第二液冷裝置還包括蒸發器風機，該蒸發器風機通過風腔與所述蒸發器連接。

本實用新型上述的變流器的冷卻系統中，所述第二液冷裝置還包括第一液冷熱交換器，所述第一液冷熱交換器具有第一液冷熱交換器進液口和第一液冷熱交換器出液口，所述蒸發器具有蒸發器進液口和蒸發器出液口；

所述蒸發器進液口與所述進液管道連通，所述蒸發器出液口與所述第一液冷熱交換器進液口連通，所述第一液冷熱交換器出液口與所述出液管道連通。

本實用新型上述的變流器的冷卻系統中，所述第二液冷裝置還包括第一泵、第二液冷熱交換器；該第二液冷熱交換器具有第二液冷熱交換器進液口和第二液冷熱交換器出液口，所述蒸發器具有蒸發器進液口和蒸發器出液口；