具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统制造方法及图纸

本发明专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，包括多个水冷板、多个温度检测单元、调速水泵、控制单元和户外的热交换器。水冷板内嵌有非均匀分布S形流道，S形流道在与IGBT安装区对应的位置上分布密集，在非IGBT安装区的位置上分布稀疏；在与功率大的IGBT安装区对应的位置上分布密集，在与功率小的IGBT安装区对应的位置上分布稀疏。各个水冷板相互并联，各个温度检测单元与水冷板表面紧密接触，温度检测单元和调速水泵分别与控制单元电相连。本发明专利技术还提供了散热装置的控制方法。其优点是：通过控制IGBT安装区内水冷板温度的最高值，大大降低了水冷散热装置的能耗，实现了散热装置冷却水高效利用和提高电机运行可靠性，适用于大功率电机的调速系统。

High speed motor speed regulating system with intelligent water-cooling radiating device

The invention relates to a high power motor speed regulating system with an intelligent water-cooling radiator, which comprises a plurality of water cooling plates, a plurality of temperature detecting units, a speed regulating water pump, a control unit and an outdoor heat exchanger. The water board with an embedded heterogeneous distribution of S shaped channel, S channel and IGBT in the installation area corresponding to the location distribution of dense, sparse distribution in non IGBT installation area position; installation area corresponding to the IGBT position on the power distribution of dense, sparse distribution and small power in the installation area corresponding to the IGBT position. Each water cooling plate is connected with each other in parallel, and each temperature detecting unit is in close contact with the surface of the water cooling plate, and the temperature detecting unit and the speed regulating water pump are respectively connected with the control unit. The invention also provides a control method for the heat sink. The utility model has the advantages of: the maximum value of IGBT installed water cold plate temperature control, greatly reduces the energy consumption of water cooling device, to achieve the efficient use and improve the operating reliability of the motor cooling device for cooling water control system for high power motor.

【技术实现步骤摘要】
具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统
本专利技术涉及电机调速系统领域，具体涉及一种具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统。
技术介绍
现阶段大功率电机调速系统大都采用大电流、高电压的IGBT来实现。这些大电流、高电压的IGBT在工作时会产生大量的热量，如不能及时将这些热量带走，会造成IGBT的温升过高，使IGBT出现热损伤，进而造成整个电机调速系统的损坏。目前，大功率电机调速系统的散热装置基本采用将冷却水通入具有均匀分布S形流道的水冷板来实现IGBT的降温，这种散热装置存在冷却水利用效率低、能耗大的缺点，不能实现IGBT安装区内水冷板温度的有效控制。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服传统技术的缺陷，提供一种适用于大功率电机调速系统的智能水冷散热装置，通过控制IGBT安装区内水冷板温度的最高值，大大降低水冷散热装置的能耗，最终实现散热装置冷却水高效利用和提高电机运行可靠性的目的。为达上述目的，本专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，包括大电流、高电压IGBT，还包括多个水冷板、多个温度检测单元、调速水泵、控制单元和户外的热交换器；水冷板内嵌有非均匀分布S形流道，S形流道在与IGBT安装区对应的位置上分布密集，在非IGBT安装区的位置上分布稀疏；在与功率大的IGBT安装区对应的位置上分布密集，在与功率小的IGBT安装区对应的位置上分布稀疏；各个水冷板相互并联，水冷板的入水口位于水冷板的底端，出水口位于水冷板的顶部，水冷板的入水口经调速水泵与户外的热交换器出水口相通，水冷板的出水口与户外的热交换器的入水口相通，各个温度检测单元与水冷板表面紧密接触，温度检测单元和调速水泵分别与控制单元电相连，控制单元执行的控制序列包括：1)初始化；2)判断采样时刻到否，如果是，执行下一步；如果否，循环执行本步；3)温度检测单元采集数据；4)控制单元利用水冷板温度场模型实时估算IGBT安装区内对应位置的温度；5)获取温度最大值；6)计算调速指令，当实时温度最大值大于其设定值，或相邻时刻温度最大值的变化率绝对值高于其设定值时，控制单元提高调速水泵的转速，将降低了温度的冷却水输入到水冷板的入水口；若IGBT安装区内水冷板温度的最大值低于其设定值且相邻时刻温度最大值的变化率绝对值不高于温度变化率设定值时，保持调速水泵的转速；若不属于上述两种情况则降低调速水泵的转速；7)返回第1)步。本专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，其中所述控制序列第6)步包括：设水冷板在三维坐标系上内部各点的温度T＝f(x,y,z,t)，其表达式为：其中，式中Vx，Vy，Vz为媒介传导速率，p、c分别为水冷板散热体的密度和比热容；T为散热器温度；x，y，z空间三维坐标系；为单位体积上的热生成的能量，kxx、kyy和kzz为修正系数；控制单元结合水冷板的导热材料的热特性、S形流道的分布方式和IGBT安装区与水冷板的位置关系，获取p、c和的具体数值，通过有限元方法对上述表达式进行求解，从而对表达式中的修正系数kxx、kyy和kzz进行修正，进而获得水冷板温度场模型以及不同位置温度的最大值。本专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，其中所述温度检测单元不少于3个，分别与IGBT安装区在水冷板中的位置相对应。本专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，其中所述水冷板由铝板制成，包括板体和盖，板体与盖配合后采用螺钉相互密封连接。为达上述目的，本专利技术提供了具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统的控制方法，该方法设置多个水冷板、多个温度检测单元、调速水泵、控制单元和户外的热交换器，其控制方法包括：1)初始化；2)判断采样时刻到否，如果是，执行下一步；如果否，循环执行本步；3)温度检测单元采集数据；4)控制单元利用水冷板温度场模型实时估算IGBT安装区内对应位置的温度；5)获取温度最大值；6)计算调速指令，当实时温度最大值大于其设定值，或相邻时刻温度最大值的变化率绝对值高于其设定值时，控制单元提高调速水泵的转速，将降低了温度的冷却水输入到水冷板的入水口；若IGBT安装区内水冷板温度的最大值低于其设定值且相邻时刻温度最大值的变化率绝对值不高于温度变化率设定值时，保持调速水泵的转速；若不属于上述两种情况则降低调速水泵的转速；7)返回第1)步。本专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统的控制方法，其中所述控制单元控制方法第6)步包括：设水冷板在三维坐标系上内部各点的温度T＝f(x,y,z,t)，其表达式为：其中，式中Vx，Vy，Vz为媒介传导速率，p、c分别为水冷板散热体的密度和比热容；T为散热器温度；x，y，z空间三维坐标系；为单位体积上的热生成的能量，kxx、kyy和kzz为修正系数；控制单元结合水冷板的导热材料的热特性、S形流道的分布方式和IGBT安装区与水冷板的位置关系，获取p、c和的具体数值，通过有限元方法对上述表达式进行求解，从而对表达式中的修正系数kxx、kyy和kzz进行修正，进而获得水冷板温度场模型以及不同位置温度的最大值。本专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统的优点是：由于设置了多个具有不均匀分布S形流道的水冷板、与水冷板紧密接触的不少于3个的温度检测单元、调速水泵、控制单元和户外的热交换器，通过控制IGBT安装区内水冷板温度的最高值，大大降低了水冷散热装置的能耗，实现了散热装置冷却水高效利用和提高电机运行可靠性，适用于大功率电机的调速系统。附图说明图1是水冷板的侧视图；图2是图1的B-B视图；图3是图1的A-A视图；图4是水冷板并联的示意图；图5为智能水冷散热装置的结构框图；图6为智能水冷散热装置的控制流程图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统的实施例。本专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统,包括大电流、高电压IGBT，还包括多个水冷板、多个温度检测单元、调速水泵、控制单元和户外的热交换器。在智能散热系统中，参照图1至图3，包括板体4和盖3，板体4与盖3配合后采用螺钉相互密封连接。水冷板由铝板制成。水冷板内嵌有非均匀分布S形流道6，S形流道6在与IGBT安装区对应的位置上分布密集，在非IGBT安装区的位置上分布稀疏；在与功率大的IGBT安装区对应的位置上分布密集，在与功率小的IGBT安装区对应的位置上分布稀疏。参照图4，各个水冷板相互并联，水冷板的入水口1位于水冷板的底端，出水口2位于水冷板的顶部。参照图5，水冷板的入水口1经调速水泵与户外的热交换器出水口相通，水冷板的出水口2与户外的热交换器的入水口相通。从水冷板流出的冷却水通过热交换器的主动或强迫风冷散热实现冷却水温度的降低，通过调节水泵将降低温度的冷却水输入到水冷板的入水口1。温度检测单元用于实时检测水冷板的温度。温度检测单元不少于3个，分别与IGBT安装区在水冷板中的位置相对应。各个温度检测单元与水冷板表面紧密接触，参照图5，温度检测单元和调速水泵分别与控制单元电相连。与水冷板紧密接触的多个温度检测单元可根据IGBT安装区在水冷板中位置进行调整。下面用实施例来说明本专利技术具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统。设水冷板在三维坐标系上内部各点的温度T＝f(x,y,z,t)，其表达式为：其中，式中Vx，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，包括大电流、高电压IGBT，其特征在于：还包括多个水冷板、多个温度检测单元、调速水泵、控制单元和户外的热交换器，其中，所述水冷板内嵌有非均匀分布S形流道，所述S形流道在与IGBT安装区对应的位置上分布密集，在非IGBT安装区的位置上分布稀疏；在与功率大的IGBT安装区对应的位置上分布密集，在与功率小的IGBT安装区对应的位置上分布稀疏；各个所述水冷板相互并联，所述水冷板的入水口(1)位于水冷板的底端，出水口(2)位于水冷板的顶部，所述水冷板的入水口(1)经所述调速水泵与所述户外的热交换器出水口相通，所述水冷板的出水口(2)与户外的热交换器的入水口相通，各个所述温度检测单元与所述水冷板表面紧密接触，所述温度检测单元和所述调速水泵分别与所述控制单元电相连，所述控制单元执行的控制序列包括：1)初始化；2)判断采样时刻到否，如果是，执行下一步；如果否，循环执行本步；3)温度检测单元采集数据；4)控制单元利用水冷板温度场模型实时估算IGBT安装区内对应位置的温度；5)获取温度最大值；6)计算调速指令，当实时温度最大值大于其设定值，或相邻时刻温度最大值的变化率绝对值高于其设定值时，控制单元提高调速水泵的转速，将降低了温度的冷却水输入到水冷板的入水口；若IGBT安装区内水冷板温度的最大值低于其设定值且相邻时刻温度最大值的变化率绝对值不高于温度变化率设定值时，保持调速水泵的转速；若不属于上述两种情况则降低调速水泵的转速；7)返回第1)步。...

【技术特征摘要】
1.一种具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，包括大电流、高电压IGBT，其特征在于：还包括多个水冷板、多个温度检测单元、调速水泵、控制单元和户外的热交换器，其中，所述水冷板内嵌有非均匀分布S形流道，所述S形流道在与IGBT安装区对应的位置上分布密集，在非IGBT安装区的位置上分布稀疏；在与功率大的IGBT安装区对应的位置上分布密集，在与功率小的IGBT安装区对应的位置上分布稀疏；各个所述水冷板相互并联，所述水冷板的入水口(1)位于水冷板的底端，出水口(2)位于水冷板的顶部，所述水冷板的入水口(1)经所述调速水泵与所述户外的热交换器出水口相通，所述水冷板的出水口(2)与户外的热交换器的入水口相通，各个所述温度检测单元与所述水冷板表面紧密接触，所述温度检测单元和所述调速水泵分别与所述控制单元电相连，所述控制单元执行的控制序列包括：1)初始化；2)判断采样时刻到否，如果是，执行下一步；如果否，循环执行本步；3)温度检测单元采集数据；4)控制单元利用水冷板温度场模型实时估算IGBT安装区内对应位置的温度；5)获取温度最大值；6)计算调速指令，当实时温度最大值大于其设定值，或相邻时刻温度最大值的变化率绝对值高于其设定值时，控制单元提高调速水泵的转速，将降低了温度的冷却水输入到水冷板的入水口；若IGBT安装区内水冷板温度的最大值低于其设定值且相邻时刻温度最大值的变化率绝对值不高于温度变化率设定值时，保持调速水泵的转速；若不属于上述两种情况则降低调速水泵的转速；7)返回第1)步。2.根据权利要求1所述的具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，其特征在于：其中所述控制序列第6)步包括：设水冷板在三维坐标系上内部各点的温度T＝f(x,y,z,t)，其表达式为：其中，式中Vx，Vy，Vz为媒介传导速率，p、c分别为水冷板散热体的密度和比热容；T为散热器温度；x，y，z空间三维坐标系；为单位体积上的热生成的能量，kxx、kyy和kzz为修正系数；控制单元结合水冷板的导热材料的热特性、S形流道的分布方式和IGBT安装区与水冷板的位置关系，获取p、c和的具体数值，通过有限元方法对上...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华，马晓亮，
申请(专利权)人：广东梅赛能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44