[發(fā)明專利]一種勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410214709.1
• 申請(qǐng)日: 2014-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN103970958B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)泉;邵宜祥;許其品;劉麗麗;耿敏彪;余振;葛東平;袁亞洲;張傳標(biāo);仇志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 張弛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

自冷熱管散熱功率柜具有低碳環(huán)保、節(jié)能減排與無塵免維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已有一些勵(lì)磁系統(tǒng)廠家進(jìn)行研制，但是由于熱管散熱器結(jié)構(gòu)和功率柜散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠完善，導(dǎo)致在功率柜電流較高的情況下還是要依靠后備風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱，并沒有達(dá)到停風(fēng)散熱的目標(biāo)。如能設(shè)計(jì)出機(jī)組正常運(yùn)行中不需要開啟風(fēng)機(jī)的勵(lì)磁功率柜，對(duì)于用戶來說可以大幅減輕對(duì)勵(lì)磁功率柜的維護(hù)工作，也可以增強(qiáng)勵(lì)磁功率柜運(yùn)行的可靠性。

目前自冷勵(lì)磁系統(tǒng)的熱管散熱功率柜設(shè)計(jì)方法的主要依賴于試驗(yàn)優(yōu)選方案的設(shè)計(jì)方法。試驗(yàn)優(yōu)選方案的設(shè)計(jì)方法主要依賴工程設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出幾種基本設(shè)計(jì)方案，通過試驗(yàn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)選確定最終方案的。按照這種傳統(tǒng)的研制模式，每套方案都需要進(jìn)行熱平衡試驗(yàn)驗(yàn)證熱設(shè)計(jì)及設(shè)備的安裝是否滿足要求，試驗(yàn)費(fèi)用高且研發(fā)周期長(zhǎng)，不適應(yīng)熱管散熱功率柜的用戶定制投產(chǎn)模式。

不同環(huán)境及機(jī)組容量對(duì)自冷勵(lì)磁系統(tǒng)的熱管散熱功率產(chǎn)品的性能需求存在差異，導(dǎo)致其主要元器件選型多樣化，使得整體熱設(shè)計(jì)與實(shí)際發(fā)熱功耗發(fā)生變化。在不采用傳統(tǒng)的試驗(yàn)優(yōu)選方案的方法下，需要尋找一種快速有效低成本的方法來達(dá)到熱管散熱功率產(chǎn)品的器件選型及熱平衡最優(yōu)設(shè)計(jì)。

自冷勵(lì)磁系統(tǒng)的熱管散熱功率產(chǎn)品提出了額定散熱功耗下的溫升要求，并對(duì)其最大溫度進(jìn)行了限制。在環(huán)境溫度升高或產(chǎn)品過負(fù)載運(yùn)行時(shí)，熱保護(hù)設(shè)計(jì)的判定啟動(dòng)與額外散熱能力需要在特定的試驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行，只能委托專業(yè)試驗(yàn)認(rèn)證機(jī)構(gòu)進(jìn)行。自冷勵(lì)磁系統(tǒng)的熱管散熱功率產(chǎn)品的熱保護(hù)設(shè)計(jì)是否達(dá)到要求，也需要一種易于實(shí)施的方法來進(jìn)行驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜的設(shè)計(jì)方法，能夠根據(jù)性能需求提供最優(yōu)選型，降低材料成本，并且減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)中對(duì)多方案的試驗(yàn)驗(yàn)證的依賴，優(yōu)化結(jié)構(gòu)與熱保護(hù)設(shè)計(jì)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜的設(shè)計(jì)方法可采用如下技術(shù)方案：

一種勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

1.1)、確認(rèn)勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜性能參數(shù)，包括單柜額定勵(lì)磁電壓電流、整流橋類型、脈沖觸發(fā)方式與散熱風(fēng)道類型；

1.2)、依照勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜性能要求，計(jì)算各主要元器件的最低需求參數(shù)：可控硅電氣參數(shù)、阻容電氣參數(shù)、快熔電氣參數(shù)；

1.3)、選取符合最低需求參數(shù)要求的備選主要元器件，根據(jù)同類型主要元器件的參數(shù)及出廠數(shù)據(jù)計(jì)算柜內(nèi)可控硅整流模塊與阻容吸收模塊的熱功耗；

1.4)、比對(duì)備選主要元器件的熱功耗值，優(yōu)選并確認(rèn)主要元器件；

2.1)、依據(jù)元器件發(fā)熱特性初步擬定多個(gè)設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)制圖；

2.2)、搭建各方案勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜的有限元熱分析仿真模型；

2.3)、對(duì)比相同參數(shù)下勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜各模塊仿真數(shù)據(jù)，對(duì)不同方案的各模塊的溫度變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，選取最佳設(shè)計(jì)方案；

2.4)、根據(jù)最佳設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)樣柜，并對(duì)樣柜進(jìn)行熱平衡試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)M樣柜在額定與極限運(yùn)行狀態(tài)下的各元器件發(fā)熱情況，對(duì)樣柜的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證樣柜設(shè)計(jì)是否能滿足實(shí)際運(yùn)行工況的要求，記錄設(shè)計(jì)技術(shù)狀態(tài)下樣柜內(nèi)部各主要發(fā)熱元器件的最低平衡溫度與最高平衡溫度：如果柜內(nèi)發(fā)熱元器件最高平衡溫度在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，則可認(rèn)定樣機(jī)設(shè)計(jì)合格，可進(jìn)行投產(chǎn)；如果柜內(nèi)發(fā)熱元器件最高平衡溫度超出設(shè)計(jì)要求范圍，則可認(rèn)定樣機(jī)設(shè)計(jì)不合格，需根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化調(diào)整仿真模型，改進(jìn)設(shè)計(jì)直至合格。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過分析自冷熱管散熱功率柜的需求，計(jì)算比對(duì)各發(fā)熱模塊熱功耗，優(yōu)化元器件設(shè)計(jì)選型；通過搭建多方案有限元熱分析仿真模型，比對(duì)核心器件可控硅的熱平衡最高溫度優(yōu)選設(shè)計(jì)方案；通過優(yōu)選設(shè)計(jì)方案樣柜實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)優(yōu)化調(diào)整有限元熱分析仿真模型，作為后續(xù)勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。這種的設(shè)計(jì)方法有效的優(yōu)化和精簡(jiǎn)了勵(lì)磁系統(tǒng)自冷熱管散熱功率柜的設(shè)計(jì)研制流程，節(jié)省了整柜的多方案試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，大大縮短了自冷熱管散熱功率柜的研制周期，并滿足了不同環(huán)境及機(jī)組容量對(duì)功率柜的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的元器件優(yōu)化選型流程圖。

圖2為本發(fā)明的搭建有限元熱分析模型流程圖。

具體實(shí)施方式