矿用中高压变频器循环冷却装置制造方法及图纸

为了解决矿用中高压变频器的散热问题，使变频器功率能做到3000kW，有效满足煤矿生产的需要，提供一种强制循环的冷却的散热装置及方法，包括：建立循环风流通通道，建立风的强制循环，散热器。冷空气进入变频器功率模块后，进行第一次热交换，实现模块变冷，再经过散热器后进行第二次热交换，把热量传给散热器，热空气变成冷空气，通过风扇强制空气循环流动，实现变频器的冷却。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】为了解决矿用中高压变频器的散热问题，使变频器功率能做到3000kW，有效满足煤矿生产的需要，提供一种强制循环的冷却的散热装置及方法，包括：建立循环风流通通道，建立风的强制循环，散热器。冷空气进入变频器功率模块后，进行第一次热交换，实现模块变冷，再经过散热器后进行第二次热交换，把热量传给散热器，热空气变成冷空气，通过风扇强制空气循环流动，实现变频器的冷却。【专利说明】矿用中高压变频器循环冷却装置
本专利技术涉及一种矿用中高压变频器的冷却装置及方法，尤其涉及级联式大功率变频器的冷却，提供一种矿用中高压变频器循环冷却方法。
技术介绍
近年来，电力电子和自动控制技术的发展也推动了煤矿生产设备的更新换代，为了适应煤矿节能和安全生产要求，煤矿用隔爆型变频器的使用也越来越多，并要求具有极高的可靠性。煤矿矿井下的机械设备的大功率电机一般采用变频调速，这样可以明显的提高机械设备对工况的适用性，从而提高生产率，节约大量电能。用于煤矿矿井下的变频器设备，由于环境因素，对散热技术有很多制约。一方面为了安全，煤矿矿井下变频器需要将电子元器件及电路设备全部密封在隔爆腔体内，另一方面变频器中的电力电子器件工作时有功率损耗，会产生大量的热量，因此需要将热量散发出去。因此，对于隔爆变频器中的散热技术需要进行改进。影响变频器的可靠性指标有多项，其冷却就是一个至关重要的环节。 现在变频器的冷却方式，通常有以下几种: (I)空气自然冷却主要用于功率比较小，元器件的散热面积大的变频器上。冷却主要通过空气的自然对流以及辐射作用将热量带走。由于其机构简单、无噪音、免维护、可靠性高等特点，使用范围很广，尤其适用于冲击负载和断续工作制负载，缺点在于无法用于大功率长期工作的变频器上。(2)强制风冷强制风冷是在变频器的散热器上通以压缩空气，电子功率元件IGBT和整流元件产生的热量被流动的气流迅速带走达到冷却的效果。特点是冷却效率高，变频器可做到几百kW，体积相对小，散热器选择比较容易，由于中、高压变频器的电压高，IGBT不能直接安装在外壳的底板上，热量不能直接散到外部的散热器上，所以这种冷却方式只适用于低压变频器，不适合中高压变频器。(3)水冷散热水冷散热器的散热效率极高，可以大大提高功率元件的容量，但是，普通水的电气绝缘性能极差，水中存在的杂质离子会在高电压下导致电腐蚀和漏电现象，并且由于井下水质较硬，在水道中易形成水垢而妨碍散热的效果，并有可能堵塞水道，一般用于低电压等级变频器。在高电压变频器中使用，必须考虑和解决运行过程中的可靠性和腐蚀性两大问题。水冷散热器在SOOkW以上大功率防爆变频器也有应用，多数用于紧压包装式功率元件，因此冷却液必须具备纯净、去离子等严格要求，必须处在一个高度封闭的内循环系统中，还需要配置一个外循环冷却装置，为其配套换热；同时换液、补液、拆装管路都要求在隔离状态下进行，还必须进行去离子处理。稍有不慎就会引发漏电、短路故障，如果是中、高压设备，还可能引发严重事故。(4)油冷散热油冷散热器的散热效率虽然没有水冷方式高，但由于具有很高的电绝缘性和电磁屏蔽效果，曾在普通大功率变频器中广泛使用，但其成本和对环境的要求使得这些年渐渐的淡出，并且根据煤矿安全的规定，煤矿井下不允许使用充油电气设备，油冷散热方式无法用于煤矿井下。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种矿用中高压变频器循环冷却装置，由变频器、隔爆外壳、风扇和散热器组成，隔爆外壳内部使用绝缘材料将安装有变频器的隔爆腔分隔成三个相互独立的通道，隔爆外壳上固定有安装了散热器的隔爆基板，散热器穿透基板并在基板两侧均匀分布。根据本专利技术的一个方面，三个相互独立的通道分别为冷风通道、热风通道和热交换通道。根据本专利技术的一个方面，在热交换通道和热风通道的分界处安装离心式风扇，用以抽出功率模块的热风，同时送入散热器的入口 ；在冷风通道的上部安装轴流风扇，用以减小散热器的风阻，抽出经过热交换后的冷风。根据本专利技术的一个方面，散热器是用传热效率极高的热管焊接在具有隔爆功能的基板上，热管要穿透基板，基板将热管分成两部分，在隔爆腔内的部分起吸热的作用，隔爆腔外的部分起散热的作用。本专利技术还提出了一种矿用中高压变频器循环冷却方法，包括:(1)建立循环风流通通道:依托隔爆外壳，用绝缘板或绝缘型材将变频器隔爆腔分成三个相互独立的通道；(2)建立风的强制循环:在热交换通道和热风通道的分界处安装离心式风扇，用以抽出功率模块的热风，同时送入散热器的入口，在冷风通道的上部安装轴流风扇，用以减小散热器的风阻，抽出经过热交换后的冷风；(3)将散热器用传热效率极高的热管焊接在具有隔爆功能的基板上，热管要穿透基板，基板将热管分成两部分，在隔爆腔内的部分起吸热的作用，隔爆腔外的部分起散热的作用。根据本专利技术的一个方面，将风扇均匀布置，使得风量满足散热功率的要求。根据本专利技术的一个方面，风扇的布置使得风量满足散热功率的要求为360m3/kW。根据本专利技术的一个方面，三个相互独立的通道分别为冷风通道、热风通道和热交换通道。与现有技术相比，本专利技术利用了散热效率极高的热管技术，通过并列风扇实现了风的强制循环，克服了传统散热的缺点，解决了隔爆型级联式中高压变频器的散热难题，使隔爆型中高压变频器的功率可以做到3000kW。为煤矿企业的节约化生产提供了条件。【专利附图】【附图说明】结合随后的附图，从下面的详细说明中可显而易见的得出本专利技术的上述及其他目的、特征及优点。在附图中: 图1示出了采用本专利技术的系统结构示意图； 图2示出了根据本专利技术的系统风道示意图； 图3示出了根据本专利技术的一个实施例的冷却装置。【具体实施方式】为了更全面地理解本专利技术及其优点，下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细地说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1、2所示，隔爆腔内的冷空气进入冷风通道经过变频器的功率模块后变成热风进入热风通道，热风通道的底部安装有离心式风扇抽出热风通道中的热风，同时送入散热器中的热交换通道，热风通过散热器后变成冷风，进入冷风通道，冷风通道口安装有轴流风扇，将冷风送入冷风通道内形成循环，通过空气的循环热交换给隔爆腔内的变频器进行冷却。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种矿用中高压变频器的冷却方法，采用如下技术方案实现:建立循环风流通通道:依托隔爆外壳，用绝缘板或绝缘型材将变频器隔爆腔分成三个相互独立的通道，按功能的不同分别叫做:冷风通道，热风通道，热交换通道，如图2所示。建立风的强制循环:在热交换通道和热风通道的分界处安装离心式风扇，作用是抽出功率模块的热风，同时送入散热器的入口，在冷风通道的上部安装轴流风扇，作用是减小散热器的风阻，抽出经过热交换后的冷风。为了使整个风道风量均匀，风扇也要均匀布置，风量要满足散热功率的要求，即360m3/kW。考虑到风扇的冗余问题，有多个风扇并列运行。散热器:散热器是用传热效率极高的热管焊接在具有隔爆功能的基板上，热管要穿透基板，基板将热管分成两部分，在隔爆腔内的部分起吸热的作用，隔爆腔外的部分起散热的作用。散热器的基板是隔爆腔体的一部分，安装位置可根据具体情况而定。散热器出口处风扇的风量应与散热器入口处风扇的风量相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用中高压变频器循环冷却装置，其特征在于：矿用中高压变频器循环冷却装置由变频器、隔爆外壳、风扇和散热器组成；隔爆外壳内部使用绝缘材料将安装有变频器的隔爆腔分隔成三个相互独立的通道；隔爆外壳上固定有安装了散热器的隔爆基板；散热器穿透基板并在基板两侧均匀分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苗焰青，杨绍鹏，张建东，贾华忠，郭凯，李晓明，张志峰，
申请(专利权)人：山西科达自控股份有限公司，
类型：发明
国别省市：