[發(fā)明專利]一種用于牽引變流器的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811043527.7
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN110890829A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王幸智;王雄;李彥涌;黃南;范偉;陳明翊;楊林;何凱;彭凱;廖軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H05K7/20
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 徐偉

本發(fā)明提供了一種用于牽引變流器的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)，所述牽引變流器的各功率器件設(shè)于封閉的機柜內(nèi)，所述內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在所述機柜內(nèi)部的熱交換器、風機和通風管道系統(tǒng)，所述風機抽取所述機柜內(nèi)的熱空氣，熱空氣經(jīng)所述熱交換器冷卻后再由所述風機送入所述通風管道系統(tǒng)，所述通風管道系統(tǒng)包括通往各功率器件的通風管道，并各通風管道在對應(yīng)每個功率器件處設(shè)有至少一個管道出口，每個管道出口設(shè)有噴頭及相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)閥以用于調(diào)節(jié)相應(yīng)噴頭的流量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種用于牽引變流器的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

牽引變流器由于防塵等級要求高，其功率器件都處于密閉的空間內(nèi)。工作過程中，最重要的功率器件如IGBT產(chǎn)生熱損耗后，由外循環(huán)冷卻系統(tǒng)(風冷、水冷)帶走，使得功率器件的結(jié)溫能夠保持在允許的范圍內(nèi)，保證其正常的工作和可靠性。除了IGBT等功率開關(guān)器件的損耗，其它如電容器、低感母排、PCB插件板、電阻等也會在工作過程中產(chǎn)生熱損耗，導(dǎo)致變流器內(nèi)部溫度上升，如果不及時散熱，極易引起內(nèi)部器件溫度過高，造成變流器故障。

如圖1所示，風冷內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)原理如下：布置在柜體內(nèi)部的風機為內(nèi)循環(huán)提供風壓頭和風量，一般采用軸流風機，這樣的風機特點為風量較大，但是壓頭較小?？紤]到柜內(nèi)其它設(shè)備的空間排布，往往內(nèi)循環(huán)的空氣流動很難組織地恰到好處，且組織好以后柜內(nèi)結(jié)構(gòu)再次改變將嚴重影響原來的內(nèi)循環(huán)熱設(shè)計。這種內(nèi)循環(huán)的特點導(dǎo)致某些甚至是大部分的熱源處的風速很小(1m/s～2m/s)，且空氣流動的方向往往并不能最大程度地起到散熱的作用。另外，通過熱交換器被冷卻的空氣在被送到熱源附近之前，在流動過程中與熱空氣混合而被加熱了。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中亟待解決的問題有：

1.提高風機的有效風量；

2.提高熱源附近的風速；

3.防止冷卻后的空氣在流到熱源處之前被周邊空氣加熱；

4.靈活調(diào)節(jié)冷卻風量的大小和方向。

為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種能夠有效將冷卻后的空氣送達熱源附近且能夠調(diào)節(jié)風量大小、方向的冷卻系統(tǒng)及其控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于牽引變流器的內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)，所述牽引變流器的各功率器件設(shè)于封閉的機柜內(nèi)，所述內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在所述機柜內(nèi)部的熱交換器、風機和通風管道系統(tǒng)，所述風機抽取所述機柜內(nèi)的熱空氣，熱空氣經(jīng)所述熱交換器冷卻后再由所述風機送入所述通風管道系統(tǒng)，所述通風管道系統(tǒng)包括通往各功率器件的通風管道，并各通風管道在對應(yīng)每個功率器件處設(shè)有至少一個管道出口，每個管道出口設(shè)有噴頭及相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)閥以用于調(diào)節(jié)相應(yīng)噴頭的流量。

進一步地，各噴頭通過方向可調(diào)的軟管連接至相應(yīng)管道出口，各噴頭基于對應(yīng)待散熱的功率器件的散熱特性而通過所述軟管被設(shè)置相對于對應(yīng)熱功率器件具有特定對流方向。

進一步地，當功率器件為電抗器時，所述電抗器處的噴頭的軟管被設(shè)置為使相應(yīng)噴頭噴出的空氣相對于電抗器具有從下往上的對流方向。

進一步地，當功率器件為PCB電路板時，所述電抗器處的噴頭的軟管被設(shè)置為使相應(yīng)噴頭噴出的空氣相對于PCB電路板具有垂直正對電路板面的對流方向。

進一步地，每個噴頭包括倒錐形的噴嘴。

進一步地，所述機柜的柜體骨架由空心的鋼管構(gòu)成，所述通風管道系統(tǒng)的至少一部分通風管道由所述鋼管組成。