【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及蒸发冷却，具体涉及并联蒸发冷却系统及其控制方法和设备。
技术介绍
1、随着电力电子设备向高度集成化发展，设备集成越来越紧凑、体积越来越小巧，以变流器igbt为代表的功率芯片散热冷却热流密度日趋增大，这对电力电子设备的散热冷却系统的性能提出了更高要求。
2、蒸发冷却作为一种高效的冷却技术，有着换热能力强、传热系数极高、均温性良好和工质充注量少的优点。目前，蒸发冷却技术主要有被动式循环方式，如利用热管和vc均热板等进行蒸发冷却。
3、但对于发热面积大、有多个热源点分布式分布、并管路、长距离管路等情况，现有的被动式蒸发冷却技术，存在冷端温度一致性差、管路阻力不匹配导致的均温性差的问题，并且，系统启动运行时，冷板内触发相变启动过热度大，工质流量超调相变难以启动，导致被冷却设备存在局部超温的问题，难以满足应用需求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种并联蒸发冷却系统及其控制方法和设备，以解决现有技术中蒸发冷却系统的冷端温度一致性差、均温性差以及工质流量超调导致相变冷却难以启动，造成的局部超温的问题。
2、根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种并联蒸发冷却系统，包括供液模块、冷却模块和调控模块；
3、所述供液模块包括储液罐、工质泵、预热器和冷凝器，所述储液罐、工质泵、预热器、冷却模块和冷凝器依次循环连接；
4、所述冷却模块包括依次连接的气液混合腔、多支路并联相变冷板和均压腔；其中所述预热器的出口直
5、所述系统工作时，过冷液态相变工质从所述储液罐经工质泵进入预热器，经预热器加热后，所述过冷液态相变工质达到近饱和状态；经过所述第一分支管路的过冷液态相变工质直接进入气液混合腔，经过所述第二分支管路的过冷液态相变工质流经微气泡发生器，成为含有微小气泡的近饱和状态的气液混合两相工质，进入气液混合腔；经所述气液混合腔充分混合后，成为近饱和状态的气液混合两相工质，进入各支路并联的多支路并联相变冷板，蒸发吸热后，成为具有一定干度的气液两相混合工质；气液两相混合工质经过均压腔汇聚后进入冷凝器的冷源侧，冷却后，成为过冷液态相变工质，流回储液罐；
6、所述调控模块包括传感器、执行器和控制装置，所述传感器用于采集所述供液模块和所述冷却模块的温度参数和压强参数，并将所述温度参数和压强参数发送至所述控制装置；
7、所述控制装置，用于获取所述温度参数和压强参数，并生成控制指令发送至执行器，以控制所述并联蒸发冷却系统的参数；
8、所述执行器接收并执行所述控制装置发送的控制指令。
9、优选地，所述传感器包括冷板表面温度传感器、均压腔温度传感器、工质泵出口温度传感器、预热器出口温度传感器、冷凝器出口温度传感器、工质泵出口压力传感器、冷凝器出口压力传感器和均压腔压力传感器；
10、其中，所述冷板表面温度传感器用于采集所述多支路并联相变冷板表面的温度参数；
11、所述均压腔温度传感器用于采集所述均压腔的输出温度；
12、工质泵出口温度传感器用于采集所述工质泵的输出温度；
13、预热器出口温度传感器用于采集所述预热器的输出温度；
14、冷凝器出口温度传感器用于采集所述冷凝器的输出温度；
15、工质泵出口压力传感器用于采集所述工质泵的输出压力；
16、冷凝器出口压力传感器用于采集所述冷凝器的输出压力；
17、所述均压腔压力传感器用于采集所述均压腔的背压。
18、优选地，所述执行器包括变频器、可控电源、背压阀、第一分支管路调节阀、第二分支管路调节阀和冷板阻力平衡调节阀；
19、其中，所述变频器用于控制所述工质泵的输入频率；
20、所述可控电源用于控制所述预热器的功率；
21、所述背压阀用于控制所述均压腔的压强；
22、所述冷板阻力平衡调节阀用于控制所述多支路并联相变冷板中各支路的阻力；
23、所述第一分支管路调节阀和第二分支管路调节阀分别用于控制流经所述第一分支管路和所述第二分支管路的工质流量。
24、优选地，所述冷凝器的冷源侧包括一次冷媒进口与一次冷媒出口，所述一次冷媒为气态或液态低温工质；
25、系统工作时，气态或液态低温工质从所述一次冷媒进口流入，并从所述一次冷媒出口流出，对经过所述冷凝器的所述气液两相混合工质进行冷却。
26、优选地，所述气液混合腔内设置有混流结构元件，用于均匀分散形成的所述微小气泡。
27、根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种并联蒸发冷却系统的控制方法，适用于如上任意一项所述的并联蒸发冷却系统，包括：
28、获取所述并联蒸发冷却系统的温度参数和压强参数；
29、接收开机指令后，根据所述温度参数和压强参数，判断所述并联蒸发冷却系统的当前状态；
30、若所述当前状态为正常运行状态，实时获取当前散热负荷，并根据所述当前散热负荷和预设优先级，对所述并联蒸发冷却系统的运行参数进行调控；
31、接收停机指令后，根据所述温度参数和预设关机条件，关闭所述并联蒸发冷却系统的各部件。
32、优选地，所述温度参数包括多支路并联相变冷板的表面温度和均压腔的输出温度，所述压强参数包括所述均压腔的压强，所述根据所述温度参数和压强参数，判断所述并联蒸发冷却系统的当前状态，包括：
33、根据所述均压腔的压强，计算得到所述多支路并联相变冷板的蒸发温度；
34、判断所述多支路并联相变冷板的表面温度、所述均压腔的输出温度与所述多支路并联相变冷板的蒸发温度之间的差值是否在第一预设范围之内，若在第一预设范围之内，判定所述并联蒸发冷却系统的当前状态为待机状态；
35、在预设时长内，若所述多支路并联相变冷板的表面温度在预设时长内先升高再降低，并保持恒定，且所述均压腔的输出温度与所述多支路并联相变冷板的蒸发温度之间的差值在第二预设范围之内，判定相变冷却启动完成，所述并联蒸发冷却系统的当前状态为正常运行状态。
36、优选地，所述温度参数包括工质泵的输出温度，所述压强参数包括工质泵的输出压力和均压腔的背压，所述根据所述当前散热负荷和预设优先级，对所述并联蒸发冷却系统的运行参数进行调控，包括：
37、将散热负荷划分为n个热负荷区间，基于两相蒸发冷却原理，获得每个热负荷区间、工质流量和变频器的频率之间的函数关系；
38、根据历史运行数据，获得变频器的频率与第二分支管路调节阀的阀门开度之间的函数关系；
39、基于工质物性数据库，根据工质泵的输出温度和工质泵的输出压力，获得变频器的频率与预热器的功率之间的函数关系；
40、基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种并联蒸发冷却系统，其特征在于，包括供液模块、冷却模块和调控模块；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括冷板表面温度传感器、均压腔温度传感器、工质泵出口温度传感器、预热器出口温度传感器、冷凝器出口温度传感器、工质泵出口压力传感器、冷凝器出口压力传感器和均压腔压力传感器；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述执行器包括变频器、可控电源、背压阀、第一分支管路调节阀、第二分支管路调节阀和冷板阻力平衡调节阀；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷凝器的冷源侧包括一次冷媒进口与一次冷媒出口，所述一次冷媒为气态或液态低温工质；
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气液混合腔内设置有混流结构元件，用于均匀分散形成的所述微小气泡。
6.一种并联蒸发冷却系统的控制方法，其特征在于，适用于如权利要求1至5任意一项所述的并联蒸发冷却系统，所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述温度参数包括多支路并联相变冷板的表面温度和均压腔的输出温度，所述压强参数包括
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述温度参数包括工质泵的输出温度，所述压强参数包括工质泵的输出压力和均压腔的背压，所述根据所述当前散热负荷和预设优先级，对所述并联蒸发冷却系统的运行参数进行调控，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，获得每个热负荷区间、工质流量和变频器的频率之间的函数关系，包括：
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获得变频器的频率与第二分支管路调节阀的阀门开度之间的函数关系，包括：
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述温度参数和预设关机条件，关闭所述并联蒸发冷却系统的各部件，包括：
12.一种电力电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的并联蒸发冷却系统和存储器，其中所述存储器上存储有可执行程序以及系统历史运行数据。
...【技术特征摘要】
1.一种并联蒸发冷却系统，其特征在于，包括供液模块、冷却模块和调控模块；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括冷板表面温度传感器、均压腔温度传感器、工质泵出口温度传感器、预热器出口温度传感器、冷凝器出口温度传感器、工质泵出口压力传感器、冷凝器出口压力传感器和均压腔压力传感器；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述执行器包括变频器、可控电源、背压阀、第一分支管路调节阀、第二分支管路调节阀和冷板阻力平衡调节阀；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷凝器的冷源侧包括一次冷媒进口与一次冷媒出口，所述一次冷媒为气态或液态低温工质；
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气液混合腔内设置有混流结构元件，用于均匀分散形成的所述微小气泡。
6.一种并联蒸发冷却系统的控制方法，其特征在于，适用于如权利要求1至5任意一项所述的并联蒸发冷却系统，所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述温度参数包...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨绪飞，李飞，朱志能，吴涛，郝文杰，张伟，陈宇杰，孙东亮，宇波，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。