[實用新型]一種變流器冷卻系統

有效

• 申請號: 201420602005.7
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN204190597U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 孫健;劉剛;徐明明;王青龍;翟超;毛志云
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H05K7/20
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本實用新型涉及一種采用蒸發冷卻技術的變流器冷卻系統。

背景技術

當前大功率變流器液冷技術普遍采用基于對流換熱原理的密閉式液冷技術，冷卻原理如圖1所示，當密閉式水冷系統運行時，冷卻液在循環泵的作用下，使冷卻液由變流器進水口進入變流器內部的冷卻系統，流經變流器內部冷卻系統后將變流器內部產生的熱量由出水口帶出，之后再使冷卻液流經水風換熱器使其與外部環境進行換熱，最后將冷卻液再次流經變流器。這樣循環后可使變流器內部溫度降低到產品的使用要求，達到散熱的目的。

從冷卻能力上來講，上述液冷卻系統性能優異。但卻存在如下一些缺陷：(1)冷卻系統依靠循環泵進行驅動，存在動力系統，噪音大、壽命低；(2)變流器內部冷卻能力依靠液體的流速，限制了變流器的內部水路設計，不利于提高變流器功率密度；(3)由于普通水是導電介質，在高壓變流器上使用時，必須使用純凈水或者去離子水，需要水的純化處理裝置，系統復雜，純水處理裝置價格昂貴；(4)放置野外的變流器為了防止冬季水結冰，需要在純水中加入乙二醇的防凍液，防止水結冰，然而乙二醇具有很強的腐蝕性，容易造成金屬結構件的腐蝕，導致壽命和安全問題；(5)冷卻系統含內外兩重水循環系統及水的純化系統，系統復雜；(6)整套系統功耗高，不利于提高變流器的整體效率。

另外，也有采用風扇或風機冷卻的風冷技術，但是根據傳熱學理論，液體的導熱系數遠大于空氣的導熱系數，所以液冷的效果要明顯優于空冷。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種變流器冷卻系統，以解決現有水冷或風冷技術必須配置相應動力系統及結構復雜等問題。

為了實現以上目的，本實用新型所采用的技術方案是：一種變流器冷卻系統，包括用于放置變流器的發熱設備IGT模塊和電抗器的冷卻箱體及設置于冷卻箱體上方的冷凝器，所述冷卻箱體為密閉結構且內部充設有蒸發冷卻工質，通過出氣管和回流管與冷凝器相連通；冷卻箱體的內部用于設置電抗器，其箱體表面用于貼設IGBT模塊。

所述冷卻箱體采用鋁合金材質。

所述蒸發冷卻工質的沸點溫度為55-65℃。

本實用新型的變流器冷卻系統采用相變換熱，換熱效率高；無旋轉動力系統，無泵自循環，自調節，自適應，安全可高；冷卻工質冰點低，無需考慮防凍問題，特別適合于野外工作的變流器；采用高絕緣冷卻工質，無毒、不燃、不爆；無需水的純化系統，裝置簡單可靠；低噪音、低功耗。該冷卻系統可以極大的提高變流器的功率密度。

附圖說明

圖1是變流器密閉式液冷系統原理框圖；

圖2是變流器冷卻散熱系統結構示意圖；

圖3是IGBT模塊安裝示意圖；

圖4是電抗器安裝示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體的實施例對本實用新型進行進一步介紹。

根據傳熱學理論，液體的導熱系數遠大于空氣的導熱系數，所以液冷的效果要明顯優于空冷。但無論是液冷還是空冷，從其冷卻實質上講都是利用流體的單相對流換熱來實現冷卻。

蒸發冷卻技術是利用低沸點介質的汽化潛熱實現與被冷卻對象的熱量交換，其單位質量冷卻介質的吸熱能力遠大于傳統的比熱換熱方式(如空冷、氫冷、水冷和油冷方式)，特別適合于解決發熱嚴重、對冷卻系統要求較高的變流器冷卻問題。本實用新型結合低沸點液體的蒸發冷卻技術，提出了一種新型變流器冷卻換熱系統。

如圖2所示為本實用新型變流器冷卻系統實施例結構示意圖，由圖可知，該系統包括用于放置變流器的發熱設備IGT模塊和電抗器的冷卻箱體1及設置于冷卻箱體上方的冷凝器2，冷卻箱體為密閉結構且內部充設有蒸發冷卻工質，通過出氣管3和回流管4與冷凝器相連通。其中，冷卻箱體1位于變流器內部，而冷凝器2作為二次冷卻設備放置于變流器外部，且冷凝器高度高于冷卻機箱，利用重力原理實現汽液循環。

IGBT模塊采用表面貼敷方式固定于冷卻箱體的外表面，如圖3所示；電抗器采用上下垂直布置方式浸泡在冷卻箱體的蒸發冷卻工質中，如圖4所示。

本實施例冷卻箱體采用導熱系數高的鋁合金材質，根據IGBT殼溫一般小于80℃的要求，冷卻工質的沸點溫度可以在55-65℃之間選擇。