基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统技术方案

本发明专利技术涉及电力电子变压器散热技术领域，具体涉及基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统，解决了现有技术中存在泵驱相变的冷却性能较差，系统内模块集成度不高，无法实现负载损耗的分级利用的问题；系统包括依次连接形成回路的冷却装置、供液装置、负载装置和回汽装置；先由冷却装置将过冷液态工质输出给供液装置，再由供液装置将过冷液态工质分流输出给负载装置，负载装置将所述过冷液态工质相变为气液两相工质，实现对负载装置的冷却，再通过回汽装置返回气液两相工质到冷却装置，进行冷凝并进入下一次循坏，实现了对负载的高效循环冷却；本发明专利技术具有较高的模块阵列拓展性能以及泵驱相变冷却性能。及泵驱相变冷却性能。及泵驱相变冷却性能。

【技术实现步骤摘要】
基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统


[0001]本专利技术涉及电力电子变压器散热
，特别地涉及一种基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统。

技术介绍

[0002]电力电子变压器是利用电力电子变换技术和电磁感应原理进行电能传输的电力设备，随着轻量化和小型化的需求，电力电子变压器的功耗密度大大增加。传统的电力电子变压器的单相液冷方式，比如硅油冷却、水冷等，越来越难以满足其应用需求。单相液冷方式中，由于硅油和去离子水的黏度较大，在流经变压器线圈时，流动阻力也较大，需要选用大功率的循环泵以使冷却系统能正常运行；同时，由于电力电子变压器的高绝缘性的要求，需要采用去离子装置以降低冷却水的电导率，因此，传统的电力电子变压器的单相液冷方式存在容易造成冷却系统的体积、重量和能耗增加，以及冷却性能较差的问题。
[0003]目前，泵驱相变冷却系统利用相变工质蒸发和冷凝产生的潜热，使纯液态工质在循环泵的驱动下，进入负载系统吸热后转变为气液两相态，然后两相态工质进入冷凝器放热后回到单相液体状态，如此往复循环，可提供更高效、更稳定、更均匀的换热效果。对比硅油冷却和水冷的单相液冷方式，泵驱相变冷却系统的相变工质具有黏度小和电导率低的特点，在流经变压器线圈时，流动阻力小，且能满足电力电子变压器的高绝缘性的要求，不需要选用大功率循环泵和去离子装置，具有运行更安全、尺寸更小、灵活性更高等优势。
[0004]对于泵驱相变冷却系统，在相变工质从纯液态转变为气液两相态的相态变化过程中，由于重力因素和分支结构对制冷剂流量分配的影响，导致换热效率较差，一些现有技术中，通过在负载前端增加相应阻力元件来控制流量分配，以提升换热效率。但这种方式会导致负载系统中各模块的集成度不高，无法进行拓展，也无法确定具体的负载分级利用方式。
[0005]因此，本专利技术针对上述问题，提出了一种可实现负载损耗的分级利用，可提升泵驱相变的冷却性能的基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：针对上述问题，本专利技术提供了一种基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统，通过采用集成度高的模块化设计和负载分级利用方式，解决了现有技术中存在泵驱相变的冷却性能较差，系统内模块集成度不高，无法实现负载损耗的分级利用的问题，达到对系统内的负载进行高效循环冷却的目的。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统，所述系统包括依次连接形成回路的冷却装置、供液装置、负载装置和回汽装置；
[0009]所述冷却装置，用于接收常温液态工质或气液两相工质，将其冷凝为过冷液态工质后输出给供液装置；
[0010]所述供液装置，用于对接收到的过冷液态工质进行分流，并将分流之后的过冷液
态工质输出给对应的负载装置；
[0011]所述负载装置，利用接收到的过冷液态工质进行散热，并将所述过冷液态工质相变为气液两相工质后输出给回汽装置；
[0012]所述回汽装置，用于将接收到的气液两相工质输出给所述冷却装置，以进行下一次循环。
[0013]根据本专利技术的实施例，可选的，上述基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统中，所述负载装置包括不同类型的负载模块；所述供液装置设置成，按照所述类型对接收到的过冷液态工质进行分流，并将分流之后的过冷液态工质分别输出给不同类型的负载模块。
[0014]根据本专利技术的实施例，可选的，上述基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统中，所述负载装置包括高压负载模块和低压负载模块，所述供液装置包括高压供液管路和低压供液管路；
[0015]所述高压供液管路，用于输出过冷液态工质到负载装置的高压负载模块；
[0016]所述低压供液管路，用于输出过冷液态工质到负载装置的低压负载模块。
[0017]根据本专利技术的实施例，可选的，上述基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统中，所述供液装置还包括设置在所述高压供液管路上的高压阀门和设置在所述低压供液管路上的低压阀门；
[0018]所述高压阀门，用于根据接收到的流量控制指令对进入所述高压供液管路的过冷液态工质的流量进行控制；
[0019]所述低压阀门，用于根据接收到的流量控制指令对进入所述低压供液管路的过冷液态工质的流量进行控制。
[0020]根据本专利技术的实施例，可选的，上述基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统中，所述负载装置的高压负载模块包括高压封装单元和高压充电单元；
[0021]所述高压封装单元，其内部封装有高压负载器件；
[0022]所述高压充电单元，其内部设置有高压充电器件。
[0023]根据本专利技术的实施例，可选的，上述基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统中，所述高压封装单元包括依次连接的高频变压器、高压高频子单元和散热子单元；其中，
[0024]所述高频变压器，利用接收到的过冷液态工质进行散热，以减小所述过冷液态工质的过冷度或使相变工质达到过冷沸腾状态；
[0025]所述高压高频子单元，利用减小过冷度后的过冷液态工质或达到过冷沸腾状态的相变工质进行散热，以使相变工质达到饱和沸腾状态，相变为气液两相工质；
[0026]所述散热子单元，用于对所述高压封装单元内的其他负载器件进行散热，以提高所述气液两相工质的干度，并将提高干度后的所述气液两相工质输出给回汽装置。
[0027]根据本专利技术的实施例，可选的，上述基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统中，所述散热子单元包括散热器和风机；其中，
[0028]所述风机，用于使所述高压封装单元内的气体流动；
[0029]所述换热器，用于使所述高压封装单元内流动的气体与所述气液两相工质进行强迫对流换热，以提高所述气液两相工质的干度。
[0030]根据本专利技术的实施例，可选的，上述基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统中，所述负载装置的低压负载模块包括低压高频单元，其利用接收到的过冷液态工质进行散热，以使相变工质由过冷液态工质相变为气液两相工质，并将所述气液两相工质输出给回汽装置。
[0031]根据本专利技术的实施例，可选的，上述基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统中，所述负载装置还包括设置在高压负载模块和低压负载模块的输入端和输出端的自封式快速接头。
[0032]与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0033]1.本专利技术提供的基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统，采用集成度高的模块化设计和负载分级利用方式，包括依次连接形成回路的冷却装置、供液装置、负载装置和回汽装置，通过上述设置，先由冷却装置将过冷液态工质输出给供液装置，再由供液装置将过冷液态工质分流输出给负载装置，负载装置将所述过冷液态工质相变为气液两相工质，实现对负载装置的冷却，再通过回汽装置返回气液两相工质到冷却装置，进行冷凝并进入下一次循坏，实现了对负载的高效循环冷却；具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统，其特征在于，所述系统包括依次连接形成回路的冷却装置、供液装置、负载装置和回汽装置；所述冷却装置，用于接收常温液态工质或气液两相工质，将其冷凝为过冷液态工质后输出给供液装置；所述供液装置，用于对接收到的过冷液态工质进行分流，并将分流之后的过冷液态工质输出给对应的负载装置；所述负载装置，利用接收到的过冷液态工质进行散热，并将所述过冷液态工质相变为气液两相工质后输出给回汽装置；所述回汽装置，用于将接收到的气液两相工质输出给所述冷却装置，以进行下一次循环。2.根据权利要求1所述的基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统，其特征在于，所述负载装置包括不同类型的负载模块；所述供液装置设置成，按照所述类型对接收到的过冷液态工质进行分流，并将分流之后的过冷液态工质分别输出给不同类型的负载模块。3.根据权利要求2所述的基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统，其特征在于，所述负载装置包括高压负载模块和低压负载模块，所述供液装置包括高压供液管路和低压供液管路；所述高压供液管路，用于输出过冷液态工质到负载装置的高压负载模块；所述低压供液管路，用于输出过冷液态工质到负载装置的低压负载模块。4.根据权利要求3所述的基于电力电子变压器的泵驱相变冷却负载系统，其特征在于，所述供液装置还包括设置在所述高压供液管路上的高压阀门和设置在所述低压供液管路上的低压阀门；所述高压阀门，用于根据接收到的流量控制指令对进入所述高压供液管路的过冷液态工质的流量进行控制；所述低压阀门，用于根据接收到的流量控制指令对进入所述低压供液管路的过冷液态工质的流量进行控制。5.根据权利要求3所述的基于电力电子变压器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴辉，梅文庆，徐绍龙，冯钊赞，何凯，姚磊，李奎，张港，陈涛，马明，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：