一种变流器用的模块化水冷散热装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种变流器用的模块化水冷散热装置，包括进水管、分液模块、电动调节阀、分水管、水冷模块、出水管组件、温度传感器、风冷散热器、变频水泵和PLC系统等。进水管与分液模块相连接，分液模块有多个接头，通过分水管与水冷模块接通，水冷模块表面用于安装变流器中的单个发热元件，其内部设置有冷却流道，冷却水流过水冷模块时，带走发热器件产生的热量，降低其工作温度。本发明专利技术可根据变流器中需要冷却的发热元件的个数来匹配水冷模块和分液模块的个数，安装方便快捷，可满足变流器中各类电子元件的散热需求。

【技术实现步骤摘要】
一种变流器用的模块化水冷散热装置
本专利技术涉及一种功率器件散热装置，特别是一种变流器用的模块化水冷散热装置，该装置能根据发热元件的数目快速增减水冷模块，实现对变流器发热元件的快速冷却。
技术介绍
变流器是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电器设备，变流器一般由IGBT或IGCT等功率器件组成，各功率器件在运行过程中会产生热量，又称发热元件。在实际应用中，变流器由于具有非常高的集成度和频繁的开关，产生的热量多并且集中。如果功率器件散热条件不好，当温度达到或者超过其规定工作温度时，变流器的性能会大大降低，器件可能会损坏，影响变流器工作的可靠性。随着高铁、风电技术的快速发展，变流器应用越来越广泛，必须研发模块化的散热装置来满足多种工况条件下的变流器散热需求。关于变流器水冷散热装置，已有相关人员进行了研究和探讨，专利201020562188.6公开了一种IGBT液冷板结构，该专利是将S形的冷却液流道串联在一块冷却板上，冷却液流道内安装有扰流装置，多个IGBT模块并排放置在水冷板上。该方法相比直接风冷，冷却效率更高，冷却效果更好，但也存在不足，由于所有发热器件安装在一块冷却板上，不仅尺寸大、重量大，而且当需要根据使用工况调整IGBT模块数量时，需要重新开发模具，不便于变流器的模块化设计；另外，大尺寸的冷却板因为冷热不均，容易产生热应力，热应力过大会导致水冷板产生裂纹，进而发生冷却液的泄露。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种变流器用的模块化水冷散热装置，旨在通过改变冷却水的进水方式以及分液模块和水冷模块的布置来提高变流器的散热效果。本专利技术的目的是通过如下途径实现的：一种变流器用的模块化水冷散热装置，包括进水管、分液模块、电动调节阀、分水管、出水管组件、水冷模块、变频水泵、温度传感器、风冷散热器、发热元件及PLC控制系统。其进水管与分液模块相连接，分液模块有多个分液出口，分液模块通过分液出口与分水管及多个水冷模块接通；水冷模块表面安装变流器中的发热元件，其内部设置有冷却流道，冷却水流过水冷模块时，带走发热元件产生的热量，降低发热器件的工作温度；分水管与分液模块之间，安装有电动调节阀，水冷模块出水口安装有温度传感器，出水管组件安装在水冷模块外围，冷却作业之后的冷却水汇流后从出水管组件流出，至风冷散热器，由风冷散热器对水进行散热降温，再由变频水泵抽水至各个水冷模块，实现对发热元件的循环冷却。作为本专利的进一步限定，所述的电动调节阀由PLC控制，PLC控制系统根据温度传感器采集的温度信息调节电动调节阀的开度，从而调整进入水冷模块中水的流量。作为本专利的进一步限定，所述的变频水泵和风冷散热器由PLC控制，当电动调节阀达到最大开度、且温度传感器采集的温度信息超过PLC设定的阈值时，PLC控制变频水泵和风冷散热器增大输出功率，从而增大冷却水流量。作为本专利的进一步限定，所述的分液模块的数量可以根据水冷模块的数量进行增减。本专利技术一种变流器用的模块化水冷散热装置，与现有技术相比具有下列优点：①本专利技术采用的水冷模块，安装灵活，可根据变流器中需要冷却的发热元件的个数来匹配水冷模块和分液模块的个数，水冷模块的通用性增强。②本专利技术采用单根分流管道连接单块水冷模块的方式，散热效果得到提高。③本专利技术采用变频水泵和电动调节阀的形式，能够对水冷模块高效快速降温。附图说明图1为本专利技术整体结构布置示意图。图2为水冷模块结构示意图。图3为分液模块中分液器的结构示意图。图中，进水管1，分液模块2，电动调节阀3，分水管4，出水管组件5，水冷模块6，温度传感器7，变频水泵8，水冷散热器9，发热元件10。具体实施方式如图1、图2所示、图3所示，一种变流器用的模块化水冷散热装置，它包括进水管1、分液模块2、电动调节阀3、分水管4、出水管组件5、水冷模块6、变频水泵8、温度传感器7、风冷散热器9、PLC控制系统。进水管1与分液模块2相连接，分液模块2有多个分液出口，分液模块2通过分液出口与分水管4及多个水冷模块6接通。水冷模块6表面安装变流器中的发热元件10，其内部设置有冷却流道，冷却水流过水冷模块6时，带走发热元件10产生的热量；分水管4与分液模块2之间安装有电动调节阀3，水冷模块6出水口安装有温度传感器7，出水管组件5安装在水冷模块6外围，冷却作业之后的冷却水汇流后从出水管组件5流出，至风冷散热器9，由风冷散热器9对水进行散热降温，再由变频水泵8抽水至各个水冷模块6，实现对发热元件的循环冷却。电动调节阀3由PLC控制，PLC根据温度传感器7采集的温度信息调节电动调节阀3的开度，从而调整进入水冷模块6中水的流量，使发热元件在合适的温度环境下工作。变频水泵8和风冷散热器9由PLC控制，当电动调节阀3达到最大开度、且温度传感器7采集的温度信息超过PLC设定的阈值时，PLC控制变频水泵8和风冷散热器9增大输出功率，增大冷却水流量，使发热元件在合适的温度环境下工作。本专利技术的分液模块2的数量，可以根据水冷模块6的数量进行增减，本专利技术的水冷模块6的数量根据需要散热的发热元件的数量来确定。本专利技术工作过程如下：冷却水由进水管1流入，经过分液模块2分流后，部分冷却水流至分水管4中，还有一部分继续流至下一个分液模块2，流到分水管4中的冷却水，通过电动调节阀3后进入到水冷模块6中，在水冷模块6中的水经过流道时会带走流道上方发热元件产生的热量，然后从水冷模块6中的出水口流出，水冷模块6的出水口安装有温度传感器7，水冷模块6出水口接有出水管组件5，作业之后的冷却水从温度传感器7处流过，温度传感器7将温度送至PLC系统中，作业后的冷却水从出水管组件5流到水冷散热器9中，进行集中散热，散热后的冷却水由变频水泵8经进水管1送到各个水冷模块6当中去，冷却水得到循环利用。PLC系统能够根据温度传感器7的温度信息，对分水管4中的流量和进水管1中的流量进行调控，当发热元件温度上升时，PLC系统先调节电动调节阀3，进行流量调控，当有多个发热元件温度上升或者在一定的时间内发热元件的温度没有降低，PLC系统对变频水泵8进行调控，增大进水管1的流量，从而达到降低变流器发热元件10的温度，提高变流器的工作可靠性。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本专利技术所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变流器用的模块化水冷散热装置，包括进水管（1）、分液模块（2）、电动调节阀（3）、分水管（4）、出水管组件（5）、水冷模块（6）、变频水泵（8）、温度传感器（7）、风冷散热器（9）、发热元件（10）及PLC控制系统，其特征在于：进水管（1）与分液模块（2）相连接，分液模块（2）有多个分液出口，分液模块（2）通过分液出口与分水管（4）及多个水冷模块（6）接通；水冷模块（6）表面安装变流器中的发热元件（10），其内部设置有冷却流道，冷却水流过水冷模块（6）时，带走发热元件（10）产生的热量；分水管（4）与分液模块（2）之间安装有电动调节阀（3），水冷模块（6）出水口安装有温度传感器（7），出水管组件（5）安装在水冷模块（6）外围，冷却作业之后的冷却水汇流后从出水管组件（5）流出，至风冷散热器（9），由风冷散热器（9）对冷却水进行散热降温，再由变频水泵（8）抽水至各个水冷模块（6），实现对发热元件（10）的循环冷却。/n

【技术特征摘要】
1.一种变流器用的模块化水冷散热装置，包括进水管（1）、分液模块（2）、电动调节阀（3）、分水管（4）、出水管组件（5）、水冷模块（6）、变频水泵（8）、温度传感器（7）、风冷散热器（9）、发热元件（10）及PLC控制系统，其特征在于：进水管（1）与分液模块（2）相连接，分液模块（2）有多个分液出口，分液模块（2）通过分液出口与分水管（4）及多个水冷模块（6）接通；水冷模块（6）表面安装变流器中的发热元件（10），其内部设置有冷却流道，冷却水流过水冷模块（6）时，带走发热元件（10）产生的热量；分水管（4）与分液模块（2）之间安装有电动调节阀（3），水冷模块（6）出水口安装有温度传感器（7），出水管组件（5）安装在水冷模块（6）外围，冷却作业之后的冷却水汇流后从出水管组件（5）流出，至风冷散热器（9），由风冷散热器（9）对冷却水进行散热降温，再由变频水泵（8...

【专利技术属性】
技术研发人员：马秋成，柳录湘，宋颖，倪斌庆，刘宇，林轲强，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43