[實(shí)用新型]一種變流器的冷卻系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320602407.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203445772U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周澤平;盛小軍;周黨生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市禾望電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/00
• 分類號(hào): H02M1/00;F25D16/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種變流器的冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率變流器（包括風(fēng)電變流器、光伏逆變器）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越緊湊，這樣，一方面造成熱量越來(lái)越集中，另一方面造成散熱更加困難。過(guò)去解決之道通常是將變流器中的發(fā)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(fēng)扇，配合設(shè)計(jì)的風(fēng)道讓熱量散到外部。但是隨著功率密度的提高，變流器發(fā)熱量的增大，風(fēng)冷已經(jīng)不能滿足散熱的要求。近年來(lái)，水冷散熱技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不但在散熱效果上超過(guò)了如風(fēng)冷、熱管等散熱方式，在噪音控制，應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性等方面也達(dá)到了良好的效果。因此，在大功率，高功率密度的電力電子產(chǎn)品的散熱上，水冷散熱技術(shù)得到廣泛的運(yùn)用。

在采用水冷散熱以后，為了使變流器機(jī)柜的密封IP等級(jí)可以做得更高，同時(shí)也為了滿足各種惡劣環(huán)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(guò)液冷散熱器將IGBT的熱量散發(fā)到機(jī)柜外），變流器機(jī)柜內(nèi)部的其它發(fā)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(jī)柜內(nèi)部的空氣，被加熱后的空氣在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入變流器柜內(nèi)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(jìn)一步地傳遞給氣液熱交換器的冷卻液，流動(dòng)的冷卻液將該熱量帶出變流器機(jī)柜，進(jìn)入外部的熱交換器中（通常為風(fēng)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(dá)到冷卻的目的，如圖1所示。

根據(jù)熱力學(xué)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(guò)程中，由于熱阻的存在，變流器機(jī)柜內(nèi)發(fā)熱元件的溫度必須大于機(jī)柜內(nèi)的空氣溫度，機(jī)柜內(nèi)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(jī)柜內(nèi)的冷卻液溫度必須大于外界的環(huán)境溫度，才能滿足熱量從柜內(nèi)的發(fā)熱元件傳遞到變流器外界空氣的過(guò)程。

因此，機(jī)柜內(nèi)的空氣溫度一般會(huì)比外界環(huán)境溫度高10度～30度，局部區(qū)域甚至?xí)摺＠绠?dāng)外界環(huán)境溫度為45度的時(shí)候，機(jī)柜內(nèi)的空氣溫度將達(dá)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(huán)境溫度。采用水冷散熱的變流器，其柜內(nèi)空氣溫度比外界環(huán)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(biāo)耐高溫的器件來(lái)解決，而采用非標(biāo)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(huì)頻繁的出現(xiàn)各種故障，器件的定期更換和定期維護(hù)成本將更高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有使用水冷散熱的變流器，其柜內(nèi)空氣溫度比外界環(huán)境溫度要高很多，降低了機(jī)柜內(nèi)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(hù)成本的問(wèn)題，提供一種變流器的冷卻系統(tǒng)。

本實(shí)用新型就其技術(shù)目的所提供的解決方案如下：

本實(shí)用新型提供了一種變流器的冷卻系統(tǒng)，所述變流器包括發(fā)熱元件，所述冷卻系統(tǒng)用于對(duì)所述發(fā)熱元件進(jìn)行散熱，所述冷卻系統(tǒng)包括進(jìn)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(jìn)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(fā)器和壓縮機(jī)；所述冷凝器、所述蒸發(fā)器和所述壓縮機(jī)通過(guò)管路連接成第一封閉回路；該第一封閉回路中設(shè)有制冷劑；所述冷凝器具有冷凝器進(jìn)液口和冷凝器出液口；

所述液冷散熱器進(jìn)液口和所述冷凝器進(jìn)液口分別與所述進(jìn)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(shí)用新型上述的變流器的冷卻系統(tǒng)中，所述第二液冷裝置還包括蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)，該蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)腔與所述蒸發(fā)器連接。

本實(shí)用新型上述的變流器的冷卻系統(tǒng)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(jìn)液口和第一液冷熱交換器出液口，所述蒸發(fā)器具有蒸發(fā)器進(jìn)液口和蒸發(fā)器出液口；

所述蒸發(fā)器進(jìn)液口與所述進(jìn)液管道連通，所述蒸發(fā)器出液口與所述第一液冷熱交換器進(jìn)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(shí)用新型上述的變流器的冷卻系統(tǒng)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(jìn)液口和第二液冷熱交換器出液口，所述蒸發(fā)器具有蒸發(fā)器進(jìn)液口和蒸發(fā)器出液口；