到40°C左右，空旷变电站阳光直射不锈钢 柜体，里面的保护装置与电缆还有近300W的发热量，使柜内温度已接近和超过45°C极限范 围，加剧了供电安全隐患。使用新装置可在夏季与冬季极限天气气温环境下将户外智能控 制柜内的工作温度范围有效控制在为15°C~40°C。关键在于在密集型大功率半导体温度 调节块模组上搭配了新开发的微型化分布式相变循环高效散热器，所以新型密集型大功率 半导体温度调节装置得以实现外形尺寸的小型化装配，外形尺寸符合在智能变电站保护及 智能控制柜门壁上安装的条件，特别适用于智能变电站保护及智能控制柜这一特殊应用现 场的温度调节需求。
[0065] 如图7~9所示，智能温度调节系统由密集型大功率半导体温度调节块单模组由 内循环散温风机、内循环散温片、密集型大功率半导体温度调节块模组、相变换热均温板与 热导管蒸发段及相变工质组成。其内循环散温片与密集型大功率半导体温度调节块模组内 循环面无缝隙紧密贴合，用于吸收密集型大功率半导体温度调节块模组内循环面的低温冷 源。内循环风机采用工业级大功率轴流风机，安装在内循环散温片上，用于对控制柜内进行 大温差温度调节的强制循环。相变换热均温板采用金属铜材质，中空箱体式密封结构，内部 充填由无机水合盐材料合成的相变工质，与密集型大功率半导体温度调节块模组外循环面 无缝隙紧密贴合。可快速吸收密集型大功率半导体温度调节块模组外循环面所释放的高热 流密度热源的潜热。热导管蒸发段密封于相变换热均温板内部，穿过内外循环密封隔热层 后连接外循环微型化翅片格栅管群相变散热器。热导管整体密封，内部抽为负压状态，并填 充循环相变工质，用于将相变换热均温板内部所吸收的潜热到带外循环微型化翅片格栅管 群相变散热器中的冷凝回流循环。
[0066] 如图10所示，外循环微型化翅片格栅管群相变散热器包括外循环散热风机、强制 空冷翅片、相变格栅管群、热导管冷凝段与相变工质。强制空冷翅片为纵向密集分布结构。 相变格栅管群内部充填相变工质，垂直于强制空冷翅片横向穿过，并与强制空冷翅片紧密 连接。热导管冷凝段平行于相变格栅管群横向穿过强制空冷翅片，并与强制空冷翅片紧密 连接。热导管冷凝段吸收内循环热导管蒸发段带来的热源后，快速将热源传导给密集纵向 分布的强制空冷翅片。强制空冷翅片同时将热源分散给相变格栅管群内的相变工质。外循 环散热风机采用工业级大功率防水型轴流风机，安装在外循环微型化翅片格栅管群相变散 热器上，通过向散热器上进行强排风，能够同时对强制空冷翅片、相变格栅管群的内的相变 工质及热导管冷凝段进行风冷散热。由于热源的快速分散与吸收，通过热导管冷凝段内的 吸热汽化相变工质可以进行快速冷凝，冷凝后的液态相变工质通过热导管的毛细泵吸工作 原理，穿过内外循环密封隔热层回流至内循环相变换热均温板内的热导管蒸发段再次进行 吸热蒸发循环，从而实现对相变换热均温板内部复合相变工质的循环散热。形成一套完善 的外循环微型化分布式相变循环高效散热系统。通过多层的外循环微型化分布式相变循环 高效散热，本装置采用的全风冷结构达到了水冷散热的效果。极佳的散热性能可有效将密 集型大功率半导体温度调节块模组在工作中产生的大量无用潜热释放出去。确实保障了智 能温度调节系统在柜内循环中实现大温差调节，能够准确的控制柜内的温度范围，保护电 气装置的正常运行，提高电气设备的使用寿命。
[0067] 本发明系统构建体系与基本工作原理：
[0068] 1、系统是由相变均温板与热导管所组成连通的多层次分布式相变传热体系； [0069] 2、其基本工作原理是相变均温板吸热时，工质吸收热量，相变为液态，吸收热量后 的液态工质与铜质相变均温板将所吸收的热量传导至封闭于相变均温板内部的每根热导 管管道，管道内的工质吸收热量后由液态相变为汽态，汽态工质沿密闭的热导管内部蒸汽 通道向冷凝段移动，并将热量传递至远端，冷凝后的汽态工质由汽态相变为液态，通过毛细 泵吸原理，冷却后的液态工质通过热导管内的冷凝液回流通道回到封闭于相变均温板内的 蒸发段再次吸热进行循环。
[0070] 技术特点：
[0071] 1、由于与热源接触区域（相变均温板）采用了相变技术，可有效地控制与降低接 触热阻；
[0072] 2、同时由于相变均温板与热导管共同组成的工质相变传递通道，有效降低了从热 源接触区域（相变均温板）至热导管的热阻，并提高了热导管与外循环微型化翅片格栅管 群相变散热器内部翅片的热交换效率；
[0073] 3、本项目装置所使用的外循环微型化分布式相变循环高效散热技术具有更高的 传热性能、散热效果及更优化的外形结构。
[0074] 本发明智能温度调节系统研发所采用的核心技术为半导体温度调节技术与外循 环微型化分布式相变循环高效散热技术，下面针对两种技术的工作原理、部件功能与功能 效果作相关技术方案说明：
[0075] 1、半导体温度调节技术
[0076] 1)半导体温度调节技术的工作原理：
[0077] 半导体温度调节技术（TEC)也叫热电致冷器，是一种热泵，它的优点是没有滑动 部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无致冷剂污染的场合。
[0078] 半导体致冷器的工作运转是用直流电流，它既可致冷又可加热，通过改变直流电 流的极性来决定在同一致冷器上实现致冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理， 一个单片的致冷器，它由两片陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料（碲化铋），这 个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成.
[0079] 半导体温度调节技术的工作原理是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材 料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件 流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端，由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为 热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定
[0080] 2)半导体温度调节技术的优势：半导体致冷器作为特种冷源，在技术应用上具有 以下的优势：
[0081] (1)不需要任何致冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效 应，没有滑动部件是一种固体器件，工作时没有震动、噪音、寿命长、安装容易。
[0082] (2)半导体致冷器具有两种功能，既能致冷，又能加热，致冷效率一般不高，但致热 效率很高，永远大于1。因此使用一个器件就可以代替分立的加热系统和致冷系统，如何有 效的解决散热问题，一直是该技术领域的应用瓶颈。
[0083] (3)半导体致冷器是电流换能型器件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度 控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制 系统。
[0084] (4)半导体致冷器热惯性非常小，致冷致热时间很快，在热端散热良好冷端空载的 情况下，通电不到一分钟，致冷器就能达到最大温差。
[0085] (5)半导体致冷器的单个致冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆 串、并联的方法组合成致冷系统的话，功率就可以做的很大，因此致冷功率可以做到几毫瓦 到上万瓦的范围。
[0086] (6)半导体致冷器的温差范围，从正温90°C到负温度130°C都可以实现。
[0087] 3)智能温度调节系统技术部件功能：
[0088] 智能温度调节系统由密集型大功率半导体温度调节块模组（由多组密集排列的 大功率半导体制冷片、环氧树脂密封材料与聚氨酯泡沫隔热材料组成）、内循环散温片、内 循环散温风机、相变均温板、外循环翅片格栅型相变散热器、外循环散热器风机和智能管理 电路组成七部分组成。当密集型大功率半导体温度调节块模组供电时，半导制冷片一侧制 冷，另一侧制热，所产生的冷（热）量分别通过内循环散温片、外循环翅片格栅型相变散热 器和内循环散温风机、外循环散热器风机扩散到周围环境。
[0089] (1)外循环微型化分布式相变循环高效散热技术原理：
[0090] 外循环微型化分布式相变循环高效散热技术原理是采用物质的相变，包括从固相 到液相或从液相到气相等过程，都会吸收大量的热量。外循环微型化分布式相变循环高效 散热器就是利用物质的相变多层吸收大量的热量，从而起到冷却发热器件的目的。
[0091] 热导管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的 蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改 变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热导管组成的换热器具有传热效率高、结 构紧凑、流体阻损小等优点。
[0092] 外循环微型化分布式相变循环高效散热器的结构如图10所示。由相变换热均温 板、热导管、外循环翅片格栅型相变散热器和相变材料组成。该散热器综合利用了物质相变 和热导管的特性，适合工作在真空环境下，不能进行空气对流散热的情况。半导体器件产生 的热量传到相变换热均温板上，再通过热导管把热量传给外循环翅片格栅型相变散热器。
[0093] 内循环散温片温度升高后，加热相变材料，相变均温板内相变材料在常温下为固 相，受热后温度升高，当达到相变材料的熔点时，相变材料发生相变，可以吸收大量的热量， 最终起到冷却半导体电子器件的目的。
[0094] (2)外循环微型化分布式相变循环高效散热器模型的简化：
[0095] 外循环微型化分布式相变循环高效散热器模型非常复杂，包括的内容较多，必须 进行适当的简化，才能利用分析软件进行热分析，模型的简化分为以下几个步骤进行： [0096]a.根据热导管的特性进行简化
[0097] 热导管可以看做一个轴向导热系数非常高的导热器件，轴向热阻可忽略不计。并 且热导管的冷端和热端温差很小。所以，可以把模型中的相变换热均温板和热导管的热端 简化，假设热导管的冷端温度为固定值。
[0098] b.根