[發(fā)明專利]一種功率柜散熱系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410607332.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104393739A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂懷明;季建強(qiáng);吳永祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江海得新能源有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/00
• 分類號(hào): H02M1/00;H05K7/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種功率柜散熱系統(tǒng)，尤其涉及一種涉及有大功率變流器和電抗器的密閉散熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電新能源的迅速發(fā)展，風(fēng)電整機(jī)的單機(jī)容量從2.0MW在往3.0MW以上機(jī)型增長(zhǎng)，尤其海上風(fēng)電對(duì)更大容量的需求更為明顯。而隨著風(fēng)機(jī)整機(jī)容量的不斷增長(zhǎng)，要求風(fēng)電變流器的體積更小、功率密度更高，這就需要在單位體積下帶走更多的損耗，從而需要更加高效的散熱系統(tǒng)。因此，大功率散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為大功率變流器產(chǎn)品的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

目前，大功率變流器一般采用的散熱方式是風(fēng)冷散熱方式和液冷散熱方式。

風(fēng)冷散熱方式存在以下缺陷：

1）??風(fēng)冷散熱器散熱效率低、功率模塊體積大；

2）??IP防護(hù)低，容易導(dǎo)致沙塵和鹽霧進(jìn)入功率柜腔體，降低器件可靠性；

3）??不能滿足高海拔和海上風(fēng)電的需求。

因此，風(fēng)冷散熱方式不適合大功率變流器，尤其應(yīng)用與海上風(fēng)電的變流器。

采用液冷散熱方式的變流器具有IGBT模塊散熱效率高、功率模塊密度高、體積小等方面優(yōu)點(diǎn)，還有IP防護(hù)高（IP54），能夠有效防止沙塵和鹽霧的進(jìn)入，器件可靠性高。因此，液冷散熱方式是大功率變流器的最優(yōu)解決方案，但是，液冷散熱方式也存在諸多不足：

1）??采用液冷散熱器對(duì)IGBT模塊進(jìn)行冷卻，IGBT模塊的芯溫低，允許IGBT模塊的電流更大，但是IGBT模塊周圍的器件，例如電容、霍爾、PCB元件等器件不能通過(guò)液冷散熱器進(jìn)行冷卻，器件溫升就會(huì)超過(guò)其規(guī)定值，存在損壞風(fēng)險(xiǎn)；

2）大功率變流器采用液冷電抗器，在電抗器鐵心和線包間放置液冷散熱器，容易出現(xiàn)因散熱器漏水而導(dǎo)致電抗器短路，引起安全風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問(wèn)題，提供一種散熱系統(tǒng)解決上述液冷散熱方式的不足，提高變流器設(shè)備的功率密度和可靠性。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種功率柜散熱系統(tǒng)，所述的散熱系統(tǒng)包括IGBT功率模組、風(fēng)機(jī)、換熱器、電抗器、第一第二擋風(fēng)板和柜體，所述的柜體柜被分成上下兩個(gè)獨(dú)立的散熱風(fēng)道，上部是功率模塊散熱風(fēng)道，下部是電抗器散熱風(fēng)道；所述的功率模塊散熱風(fēng)道由位于風(fēng)道中的IGBT功率模組及其下方的換熱器、風(fēng)機(jī)、第一擋風(fēng)板和柜體共同合圍形成一個(gè)密閉的循環(huán)風(fēng)道；所述的電抗器散熱風(fēng)道由位于風(fēng)道中的電抗器及其上方的換熱器、風(fēng)機(jī)、第二擋風(fēng)板和柜體合圍成一個(gè)密閉的循環(huán)風(fēng)道。

所述的IGBT功率模組包括IGBT模塊、PCB板、吸收電容和母線電容、交直流銅排器件，其中PCB板和電容都是溫度敏感器件。

所述風(fēng)機(jī)為軸流風(fēng)機(jī)。

本發(fā)明涉及的一種功率柜散熱系統(tǒng)，其顯著特點(diǎn)是：

1）??所述IGBT功率模組位于換熱器的出風(fēng)口，冷風(fēng)直接冷卻高發(fā)熱器件，有利于降低關(guān)鍵器件溫升，提高器件可靠性，所述功率模塊散熱風(fēng)道風(fēng)道短、風(fēng)機(jī)壓損小，散熱效率高；

2）??第二擋風(fēng)板把電抗器合圍成內(nèi)部循環(huán)風(fēng)道，使風(fēng)充分流過(guò)電抗器線包和鐵心，有利于降低電抗器器件溫升，減小電抗器體積，降低器件成本，避免了水冷電抗器的使用。

附圖說(shuō)明

圖1是一種功率柜散熱系統(tǒng)的原理圖；

圖2是一種功率柜散熱系統(tǒng)實(shí)施例側(cè)視圖；

圖3是一種功率柜散熱系統(tǒng)實(shí)施例立體圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種功率柜散熱系統(tǒng),所述的散熱系統(tǒng)包括IGBT功率模組、風(fēng)機(jī)、換熱器、電抗器、擋風(fēng)板和柜體，所述的柜體柜被分成上下兩個(gè)獨(dú)立的散熱風(fēng)道，上部是功率模塊散熱風(fēng)道100，下部是電抗器散熱風(fēng)道200；所述的功率模塊散熱風(fēng)道100由位于風(fēng)道中的IGBT功率模組1及其下方的換熱器2、風(fēng)機(jī)3、第一擋風(fēng)板4和柜體9共同合圍形成一個(gè)密閉的循環(huán)風(fēng)道；所述的電抗器散熱風(fēng)道200由位于風(fēng)道中的電抗器5及其上方的換熱器6、風(fēng)機(jī)7、第二擋風(fēng)板8和柜體9合圍成一個(gè)密閉的循環(huán)風(fēng)道。

兩個(gè)循環(huán)風(fēng)道之間相互隔離，可以避免耐高溫的電抗器5的出口熱風(fēng)影響到不能耐高溫IGBT功率模組1的相關(guān)器件；同時(shí)分成兩個(gè)循環(huán)風(fēng)道可以降低風(fēng)道長(zhǎng)度，降低風(fēng)機(jī)壓損，提高散熱效率。

所述換熱器2是通過(guò)冷卻液把進(jìn)入換熱器的空氣能量帶走，換熱器的進(jìn)風(fēng)口溫度高于出風(fēng)口溫度，因此將換熱器放置在IGBT功率模組?1下方，使換熱器的出口冷風(fēng)直接冷卻高發(fā)熱器件（IGBT模塊和交直流銅排），有利于降低發(fā)熱器件的溫升，降低敏感器件（PCB板和電容）的環(huán)境溫度，提高器件可靠性。