一种车载大功率变流器冷却方法及冷却系统技术方案

一种车载大功率变流器冷却方法及冷却系统，采用水风油混合冷却方式对车载变流器装置进行冷却，有机的把水和油两散热介质性能参数相结合，形成高纯水加变压器油的密闭式循环冷却系统，再将水和油两散热介质通过水油风换热器与外界空气进行二次散热；最终由空气将热量带走，实现车载大功率设备的综合散热冷却。由冷却介质为高纯水的变流器功率柜密闭式循环系统、冷却介质为变压器油的变压器密闭式循环系统和水风油混合换热器组成车载水风油混合冷却系统。该系统将水冷系统、油冷系统及水油风换热器的设计有机的结合在一起；实现了高效的车载大功率设备的散热冷却。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输配电的辅助作业方法及装置，更具体地说涉及一种用于车载大功率变流器装置使用的冷却方法及系统装置。可广泛运用于移动式柔性输电、融冰电源等车载作业中。
技术介绍
在亚热带地区，冬、春季阴湿多雨，其气候、地理条件都易发生架空线路覆冰，对电力系统安全运行威胁甚大。移动式车载融冰电源提供了有效解决方案；大柔性输电系统旨在提高电力系统的高度灵活性和安全稳定性，使得现有输电线路的输送能力大大提高。柔性输电系统的建设，需要选择利用灵活输电系统技术及功率电子设备；移动式车载柔性输电设备提供了有效的解决方案；以上两种方案都是大功率变流器在车载装置上的应用。由于这些设计的特殊性，对电力电子散热技术上提出了新的要求；车载变流器装置的基本组成可分为两个主体半挂式平板拖车+车载变流器装置；其车体设计中按照国家公路车辆相关标准在高度、宽度及长度方面都有严格规定，并且由于使用区域性，要求其车体必须具备良好的通用性，因此对车体设计的空间性有严格限制；车载变流器的应用性决定了设计向超大功率发展；这就必须保证电力电子器件良好温控性，其冷却散热设计至关重要。因车载装置在空间及使用性方面的严格要求，就必须在提高整机装置的功率密度的同时提高冷却系统的功率密度。以往的强迫风冷方式对变流器装置主体设备的功率损耗进行强迫风冷散热，或单纯利用水冷却技术，对变流器装置主体设备功率损耗进行水冷散热的方式尚不能满足现有车载大功率变流器的要求；主要存在以下一些不足1、采用强迫风冷方式在冷却效率上不能满足大功率设备的散热要求，且占用空间体积较大，功率密度低。2、单纯的水冷却方式很难满足大功率变流器装置中的综合散热问题，且对运行环境有特殊要求；具有局限性。因此很有必要对此加以改进。
技术实现思路
本专利技术主要目的是提供一种应用于车载大功率变流器冷却系统中，解决现有车载大功率变流器综合散热问题的技术方案；实现了高效的车载大功率设备的综合散热冷却技术方法及系统装置。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的一种车载大功率变流器冷却方法，采用水风油混合冷却方式对车载变流器装置进行冷却，有机的把水和油两散热介质性能参数相结合，形成高纯水加变压器油的密闭式循环冷却系统，再将水和油两散热介质通过水油风换热器与外界空气进行二次散热；最终由空气将热量带走，实现车载大功率设备的综合散热冷却。其中，变流器功率柜散热冷却采用介质为纯水；变压器选择为油浸式变压器，在实现散热的同时必须保证绝缘性能，散热冷却采用介质为变压器油；由冷却介质为高纯水的变流器功率柜密闭式循环系统和冷却介质为变压器油的变压器密闭式循环系统，以及水风油混合换热器组成车载水风油混合冷却系统。该系统将水冷系统、油冷系统及水油风换热器的设计有机的结合在一起；实现了高效的车载大功率设备的散热冷却。车载水风油混合冷却系统的原理是由高纯水的变流器功率柜密闭式循环系统和冷却介质为变压器油的变压器密闭式循环系统分别对变流器功率柜需要散热的器件和变压器进行散热，经管路将热量带入水风油混合换热器，然后通过水风油混合换热器进行热交换，并通过风机的强迫风冷将热量排出水风油混合换热器外，实现了高效的车载大功率设备的散热冷却。根据上述方法所提出的车载大功率设备的综合散热冷却系统装置，采用水风油混合冷却方式对车载变流器装置进行冷却，由冷却介质为高纯水的变流器功率柜密闭式循环系统和冷却介质为变压器油的变压器密闭式循环系统，以及水风油混合换热器组成车载水风油混合冷却系统；高纯水的变流器功率柜密闭式循环系统与变压器油的变压器密闭式循环系统分别与水风油混合换热器组合形成两套冷却循环系统。所述的高纯水的变流器功率柜密闭式循环系统的构成是从内冷却水道输出的载热冷却介质经主循环泵(一用一备)加压后输入到水风油混合换热器，通过间壁散热方式将所载热量传递给外冷却风，冷却后的介质返回内冷却系统，在从内冷却水道中吸收热量后重新输出，如此周而复如，形成闭合循环主冷却回路。由于冷却介质在循环过程中受多种因素影响水质不断下降(电导率上升)，为此系统设置离子交换器旁路于主回路运行，离子交换器内装长效免维护离子交换树脂，运行中不断输出超纯去离子水以维持主回路冷却介质的低电导率。为消除闭环回路中冷却介质因温度变化引起体积变化产生的应力，系统中应设置稳压缓冲罐；为防止罐中纯水接触空气氧化污染，缓冲罐中冲入氮气并维持设定的氮气压力。本系统回路中设置完善的自动排气系统、过滤系统及水箱氮气稳压系统，以维持回路中冷却介质佳点工况。电控系统由PLC编程控制器为核心，对系统运行的参数水压、流量、电阻率、液位、温湿度等信号进行监控，智能态运行，实现人机即时交流。所述变压器密闭式循环系统的构成是从内冷却油道输出的载热冷却介质经主循环泵加压后输入到水风油混合换热器，通过间壁散热方式将所载热量传递给外冷却风，冷却后的介质返回内冷却系统，在从内冷却油道中吸收热量后重新输出，如此周而复如，形成闭合循环主冷却回路。电控系统由PLC编程控制器为核心，对系统运行的参数水压、流量、液位、温湿度等信号进行监控，智能态运行， 实现人机即时交流。所述的水风油混合换热器的构成是换热器可分为三个区域风机、水风换热仓、油风换热仓。在换热仓内部置有自上而下的盘状铜制管路，该管路贯穿、紧贴安装有栅栏状散热片。所述高纯水密闭式循环系统的进出水口分别置于换热器的下部和上部，当冷空气经风机加压流经过散热片的同时高纯水通过进水口进入靠近风机侧的水风换热仓，水向空气释放热量，完成热交换，冷却后的介质经回水管路流出。所述变压油的密闭式循环系统的进出油口分别置于换热器的下部和上部， 当空气(经水换热后，温升< 10°C)经水换热后经风机加压流经过散热片的同时变压油通过进油口进入远离风机侧的油风换热仓，油向空气释放热量，完成第二次热交换，冷却后介质的经回油管路流出。换热器设计中考虑到纯水温度要求比变压器油的温度更低，两种采用划分合理的温度梯度，且不会相互影响。本专利技术的特点在于本专利技术主要是根据水、油、风这三种冷却介质的换热特性与车载大功率变流器装置的冷却散热技术的有机结合，设计开发的车载水风油混合冷却技术及装置，从而保证装置的稳定可靠运行。车载水风油混合冷却技术及装置具有以下优点1)冷却效率高，实现了车载装置高功率密度的冷却设计。2)根据不同设备的冷却要求，划分合理的温度梯度，便于设备工作正常温控，避免温度的交叉影响。3)冷却系统独立式工作，无需外部辅助冷却，适用于(_10°C到40°C)的任何环境。 附图说明图1为本专利技术的结构示意图2为本专利技术水风油混合换热器的结构示意图； 图3为本专利技术水风油混合换热器的结构侧面示意图。具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的描述。通过附图可以看出，本专利技术涉及一种车载大功率变流器冷却方法，采用水风油混合冷却方式对车载变流器装置进行冷却，有机的把水和油两散热介质性能参数相结合，形成高纯水加变压器油的密闭式循环冷却系统，再将水和油两散热介质通过水油风换热器与外界空气进行二次散热；最终由空气将热量带走，实现车载大功率设备的综合散热冷却。其中，变流器功率柜散热冷却采用介质为纯水；变压器选择为油浸式变压器，在实现散热的同时必须保证绝缘性能，散热冷却采用介质为变压器油；由冷却介质为高本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种车载大功率变流器冷却方法，其特征在于：采用水风油混合冷却方式对车载变流器装置进行冷却，有机的把水和油两散热介质性能参数相结合，形成高纯水加变压器油的密闭式循环冷却系统，再将水和油两散热介质通过水油风换热器与外界空气进行二次散热；最终由空气将热量带走，实现车载大功率设备的综合散热冷却。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范伟，王挺泽，罗仁俊，李军，敬华兵，曹洋，蓝德劭，杨鸣远，陈锋，彭凯，李雪荣，段艳莉，吴莉莉，曹超，陈菁，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：43