一种变流器的冷却系统技术方案

一种变流器的冷却系统，所述变流器包括发热元件，所述冷却系统用于对所述发热元件进行散热，所述冷却系统包括进液管道（401）、出液管道（402）、第一液冷装置（20）、以及第二液冷装置（10）；所述第一液冷装置（20）包括液冷散热器（201）；所述第二液冷装置（10）包括冷凝器（103）、蒸发器（101）和压缩机（102）；所述冷凝器（103）、所述蒸发器（101）和所述压缩机（102）通过管路连接成第一封闭回路；该第一封闭回路中设有制冷剂；本发明专利技术通过在变流器内部设置第一液冷装置和第二液冷装置，大大地降低了变流器机柜内的空气温度，从而提高了机柜内元器件的使用寿命和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种变流器的冷却系统，所述变流器包括发热元件，所述冷却系统用于对所述发热元件进行散热，所述冷却系统包括进液管道（401）、出液管道（402）、第一液冷装置（20）、以及第二液冷装置（10）；所述第一液冷装置（20）包括液冷散热器（201）；所述第二液冷装置（10）包括冷凝器（103）、蒸发器（101）和压缩机（102）；所述冷凝器（103）、所述蒸发器（101）和所述压缩机（102）通过管路连接成第一封闭回路；该第一封闭回路中设有制冷剂；本专利技术通过在变流器内部设置第一液冷装置和第二液冷装置，大大地降低了变流器机柜内的空气温度，从而提高了机柜内元器件的使用寿命和可靠性。【专利说明】一种变流器的冷却系统
本专利技术涉及电力设备领域，尤其涉及一种变流器的冷却系统。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，大功率变流器(包括风电变流器、光伏逆变器)的结构设计越来越紧凑，这样，一方面造成热量越来越集中，另一方面造成散热更加困难。过去解决之道通常是将变流器中的发热元件(如IGBT，整流桥)等安装在铜(铝)制的散热器上，并在该散热器的柜(壳)体上加装风扇，配合设计的风道让热量散到外部。但是随着功率密度的提高，变流器发热量的增大，风冷已经不能满足散热的要求。近年来，水冷散热技术有了飞速的发展，它不但在散热效果上超过了如风冷、热管等散热方式，在噪音控制，应用环境适应性等方面也达到了良好的效果。因此，在大功率，高功率密度的电力电子产品的散热上，水冷散热技术得到广泛的运用。在采用水冷散热以后，为了使变流器机柜的密封IP等级可以做得更高，同时也为了满足各种恶劣环境的使用要求，除了高热流密度的IGBT采用直接水冷的散热方式以外(通过液冷散热器将IGBT的热量散发到机柜外)，变流器机柜内部的其它发热元件(包括电感、铜排、接触器、断路器、电容模块、熔丝等等)通常采用先将热量传递给变流器机柜内部的空气，被加热后的空气在风机的驱动下进入变流器柜内的气液热交换器，由于温差的作用，空气的热量将传递给气液热交换器，气液热交换器的热量将进一步地传递给气液热交换器的冷却液，流动的冷却液将该热量带出变流器机柜，进入外部的热交换器中(通常为风冷式的热交换器)，最终由该外部的热交换器将热量传递到大气中，从而达到冷却的目的，如图1所示。根据热力学第一定律，热量只能从高温物体传递到低温物体。上述所叙述的热量传递过程中，由于热阻的存在，变流器机柜内发热元件的温度必须大于机柜内的空气温度，机柜内的空气温度必须大于气液热交换器的温度，气液热交换器的温度必须大于冷却液的温度；同样的，变流器机柜内的冷却液温度必须大于外界的环境温度，才能满足热量从柜内的发热元件传递到变流器外界空气的过程。因此，机柜内的空气温度一般会比外界环境温度高10度?30度，局部区域甚至会更高。例如当外界环境温度为45度的时候，机柜内的空气温度将达到70度甚至更高。众所周知，影响器件使用寿命和可靠性的主要因素之一是其所使用的环境温度。采用水冷散热的变流器，其柜内空气温度比外界环境温度要高很多，为了保证器件的使用寿命和可靠性，一般需要使用非标耐高温的器件来解决，而采用非标耐高温的器件的成本将成倍增加。但是如果不使用耐高温器件，变流器将会频繁的出现各种故障，器件的定期更换和定期维护成本将更高。
技术实现思路
本专利技术针对现有使用水冷散热的变流器，其柜内空气温度比外界环境温度要高很多，降低了机柜内元器件的使用寿命和可靠性，增加了变流器的制造成本以及维护成本的问题，提供一种变流器的冷却系统。本专利技术就其技术目的所提供的解决方案如下:本专利技术提供了一种变流器的冷却系统，所述变流器包括发热元件，所述冷却系统用于对所述发热元件进行散热，所述冷却系统包括进液管道、出液管道、第一液冷装置、以及第二液冷装置；所述第一液冷装置包括液冷散热器；该液冷散热器具有液冷散热器进液口和液冷散热器出液口 ；所述第二液冷装置包括冷凝器、蒸发器和压缩机；所述冷凝器、所述蒸发器和所述压缩机通过管路连接成第一封闭回路；该第一封闭回路中设有制冷剂；所述冷凝器具有冷凝器进液口和冷凝器出液口；所述液冷散热器进液口和所述冷凝器进液口分别与所述进液管道连通；所述液冷散热器出液口和所述冷凝器出液口分别与所述出液管道连通。本专利技术上述的变流器的冷却系统中，所述第二液冷装置还包括蒸发器风机，该蒸发器风机通过风腔与所述蒸发器连接。本专利技术上述的变流器的冷却系统中，所述第二液冷装置还包括第一液冷热交换器，所述第一液冷热交换器具有第一液冷热交换器进液口和第一液冷热交换器出液口，所述蒸发器具有蒸发器进液口和蒸发器出液口；所述蒸发器进液口与所述进液管道连通，所述蒸发器出液口与所述第一液冷热交换器进液口连通，所述第一液冷热交换器出液口与所述出液管道连通。本专利技术上述的变流器的冷却系统中，所述第二液冷装置还包括第一泵、第二液冷热交换器；该第二液冷热交换器具有第二液冷热交换器进液口和第二液冷热交换器出液口，所述蒸发器具有蒸发器进液口和蒸发器出液口 ；所述蒸发器出液口与所述第一泵的泵进液口连通，所述第一泵的泵出液口与所述第二液冷热交换器进液口连通，所述第二液冷热交换器出液口与所述蒸发器进液口连通，从而构成第二封闭回路；所述第二封闭回路中设有第二冷却液。本专利技术上述的变流器的冷却系统中，所述第二冷却液为水、乙二醇、丙二醇、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液中任意一种。本专利技术上述的变流器的冷却系统中，所述冷却系统还包括设置在所述变流器外部的外部热交换器以及冷却液供应装置；所述外部热交换器具有外部热交换器进液口和外部热交换器出液口，所述冷却液供应装置具有冷却液供应装置进液口和冷却液供应装置出液n ；所述出液管道与所述外部热交换器进液口连通，所述外部热交换器出液口与所述冷却液供应装置进液口连通，所述冷却液供应装置出液口与所述进液管道连通；所述出液管道、所述进液管道、所述外部热交换器、所述冷却液供应装置及其相互连通的通道中设有第一冷却液。本专利技术上述的变流器的冷却系统中，所述第一冷却液为水、乙二醇、丙二醇、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液中任意一种。本专利技术上述的变流器的冷却系统中，所述冷却液供应装置包括用于为所述第一冷却液运动提供动力的第二泵。本专利技术上述的变流器的冷却系统中，所述发热元件包括IGBT发热元件、电感器、电容器、铜排、接触器、断路器、熔丝。本专利技术通过在变流器内部设置第一液冷装置和第二液冷装置，大大地降低了变流器机柜内的空气温度，从而提高了机柜内元器件的使用寿命和可靠性；另一方面，本专利技术的第一液冷装置和第二液冷装置共用进液和出液管道，其管路结构布局紧凑、简单实用，成本较低。【专利附图】【附图说明】下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中:图1为现有的变流器的冷却系统的一个实施例的示意图；图2为本专利技术第一实施例的变流器的冷却系统的示意图；图3为本专利技术第二实施例的变流器的冷却系统的示意图；图4为本专利技术第三实施例的变流器的冷却系统的示意图。【具体实施方式】为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图和具体实施例对本专利技术的变流器的冷却系统进行详细说明。第一实施例参照图2，图2示出了本专利技术第一实施例的变流器的冷却系统。变流器包括发热元件，该发热元件主要包括IGB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变流器的冷却系统，所述变流器包括发热元件，所述冷却系统用于对所述发热元件进行散热，其特征在于，所述冷却系统包括进液管道（401）、出液管道（402）、第一液冷装置（20）、以及第二液冷装置（10）；所述第一液冷装置（20）包括液冷散热器（201）；该液冷散热器（201）具有液冷散热器进液口和液冷散热器出液口；所述第二液冷装置（10）包括冷凝器（103）、蒸发器（101）和压缩机（102）；所述冷凝器（103）、所述蒸发器（101）和所述压缩机（102）通过管路连接成第一封闭回路；该第一封闭回路中设有制冷剂；所述冷凝器（103）具有冷凝器进液口和冷凝器出液口；所述液冷散热器进液口和所述冷凝器进液口分别与所述进液管道（401）连通；所述液冷散热器出液口和所述冷凝器出液口分别与所述出液管道（402）连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽平，盛小军，周党生，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气有限公司，
类型：发明
国别省市：