[發(fā)明專(zhuān)利]航空電機(jī)起動(dòng)控制器閉式液冷裝置及液冷方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810996891.9
• 申請(qǐng)日: 2018-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109152286A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張卓然;郝士誠(chéng);李進(jìn)才;韓建斌;陸嘉偉;石珩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H05K7/20
• 分類(lèi)號(hào): H05K7/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本發(fā)明提供一種航空電機(jī)起動(dòng)控制器閉式液冷裝置及液冷方法，裝置部分包括IGBT模塊、液冷循環(huán)裝置、溫度檢測(cè)裝置以及數(shù)字控制處理器。結(jié)合該裝置本發(fā)明還提供冷卻方法，該方法采用閉式液冷的方式為IGBT模塊降溫；其次，采用風(fēng)扇為冷卻液降溫。采集IGBT模塊殼體和冷卻液的溫度，利用數(shù)字控制處理器的數(shù)字控制方式控制水泵和風(fēng)扇，調(diào)節(jié)冷卻液的流速，使電機(jī)起動(dòng)控制器在瞬時(shí)過(guò)載時(shí)可以降低IGBT模塊瞬時(shí)高溫的沖擊，保證起動(dòng)控制器安全可靠運(yùn)行。本發(fā)明的裝置在起動(dòng)控制器內(nèi)部形成閉式液冷循環(huán)裝置，不同于傳統(tǒng)開(kāi)放式和借助飛機(jī)機(jī)載的集中式的冷卻裝置，簡(jiǎn)化了冷卻裝置管道，縮小了體積、減輕了重量，提高了散熱效率和冷卻裝置的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及起動(dòng)控制器冷卻散熱領(lǐng)域，具體說(shuō)是涉及一種航空電機(jī)起動(dòng)控制器閉式液冷裝置及液冷方法。

背景技術(shù)

隨著航空電源技術(shù)的不斷發(fā)展，大型民用飛機(jī)供電體制正從現(xiàn)有的恒速恒頻、變速恒速逐漸過(guò)渡至變頻交流和高壓直流供電體制。不管飛機(jī)供電體制采用變頻交流系統(tǒng)還是高壓直流系統(tǒng)，航空電機(jī)作為起動(dòng)發(fā)電機(jī)成為發(fā)展的趨勢(shì)，一方面其在飛機(jī)運(yùn)行過(guò)程中作為發(fā)電機(jī)，為機(jī)載設(shè)備供電；另一方面，其在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的過(guò)程中作為起動(dòng)機(jī)，輸出起動(dòng)力矩。航空電機(jī)起動(dòng)控制器是航空電源系統(tǒng)的核心組件，主要實(shí)現(xiàn)航空起動(dòng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行、加速、停止等功能。在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)候，需要航空電機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)拖至指定轉(zhuǎn)速。此時(shí)就首先需要航空電機(jī)起動(dòng)控制器將航空起動(dòng)發(fā)電機(jī)拖動(dòng)至指定轉(zhuǎn)速。有時(shí)由于環(huán)境比較惡劣，出現(xiàn)一次起動(dòng)不成功的情況，則需要起動(dòng)控制器對(duì)電機(jī)進(jìn)行多次起動(dòng)。

航空電機(jī)起動(dòng)控制器的主要結(jié)構(gòu)為殼體、殼體內(nèi)部的電路板、IGBT模塊和冷卻部件等。隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，IGBT在電機(jī)起動(dòng)控制器中得到了廣泛地應(yīng)用。如今，航空電機(jī)起動(dòng)控制器的功率密度不斷提高，但I(xiàn)GBT的散熱問(wèn)題已經(jīng)慢慢成為制約航空電機(jī)起動(dòng)控制器小型化、輕量化、集成化的主要因素。

在目前的航空飛機(jī)中，電機(jī)起動(dòng)控制器的冷卻裝置大多是開(kāi)放式或者借助于飛機(jī)機(jī)載的集中式。開(kāi)放式裝置的通常做法是水箱和水泵放置在起動(dòng)控制器外部，與起動(dòng)控制器內(nèi)部的水道形成冷卻回路。如此，電機(jī)起動(dòng)控制器冷卻裝置占用的空間體積較大、流速固定、散熱效率低，使用起來(lái)及其不方便且不便于進(jìn)行控制。而且，我國(guó)幅員遼闊，溫差很大，起動(dòng)控制器需要滿足不同的高空、地區(qū)、氣象、季節(jié)等條件的要求，若在環(huán)境溫度及冷卻液溫度都比較高的工況下(比如夏天高溫)電機(jī)起動(dòng)控制器過(guò)載使用，IGBT模塊將產(chǎn)生大量的熱量。如果不對(duì)IGBT模塊進(jìn)行快速散熱或者其散熱效果差，則極易導(dǎo)致IGBT模塊過(guò)溫?fù)p壞從而影響起動(dòng)控制器乃至飛機(jī)起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

針對(duì)上述問(wèn)題，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN105023891A提出了一種金屬正多邊形結(jié)構(gòu)的IGBT散熱器。其采用風(fēng)冷散熱的方式，側(cè)面外壁為光滑面，側(cè)面內(nèi)壁分布有散熱鰭片，散熱器下底面安裝有風(fēng)機(jī)，散熱器側(cè)壁外表面為IGBT模塊安裝區(qū)。但是，該發(fā)明采用風(fēng)冷散熱方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、散熱效率低，不能最大限度地為功率器件提供散熱。

專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN105451521A提出了一端設(shè)有進(jìn)水口，另一端設(shè)有出水口，連通進(jìn)水口和出水口的散熱水道為直通道的散熱結(jié)構(gòu)，電機(jī)的冷卻裝置接入整車(chē)的水冷系統(tǒng)。冷卻水流經(jīng)散熱水道且與散熱結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁充分接觸，使得電容和IGBT同時(shí)處于散熱狀態(tài)，散熱水道具有呈現(xiàn)多邊形的外周壁，所述電容固定于散熱水道的多邊形的一個(gè)散熱面上，每個(gè)IGBT分別安裝其它散熱面上。該發(fā)明雖然采用了水冷散熱方式，但是為一種開(kāi)放式水冷系統(tǒng)且與整車(chē)共用冷卻裝置，不利于控制，散熱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能最大限度地為IGBT散熱。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供了一種散熱效果好、輕量化、小型化、集成化高的航空電機(jī)起動(dòng)控制器閉式液冷裝置，并提供相對(duì)應(yīng)的液冷方法。在航空電機(jī)起動(dòng)控制器冷卻領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用價(jià)值。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：