一种高效热交换机组的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种高效热交换机组，包括箱体、盖板、换热芯、电加热器、变换器、内循环风机和外循环风机，变换器为具有中间抽头变压器的共振变换器，箱体侧壁上包括矩形出风口。本发明提供的具有中间抽头变压器的共振变换器的热交换机组，其损耗低，功率密度高，可提高热交换机组的工作寿命和可靠性，且对矩形出风口的重新设计，使热交换机组高度密封且防雨。
【专利说明】一种高效热交换机组
【技术领域】
[0001]本发明涉及热交换机组，特别涉及一种具有中间抽头变压器的共振变换器的热交换机组。
【背景技术】
[0002]近年来，随着通信科技的发展，通讯机柜因其接收与发送信号的功能而广泛应用于世界各地；而因为通讯机柜的高发热量，为提高其工作寿命，减小热应力，需要使用热交换机组对其进行降温，以保证电子设备工作在最佳性能状态。
[0003]上述热交换机组工作原理是当室内空调回风和室外新风分别成正交叉方式经热交换器时，由于平隔板两侧气流存在着温度差和水蒸汽分压力差，两股气流间同时产生热传质，引起全热交换过程。当安装在系统上的全热交换器在夏季运行时，新风从空调回风中获得冷量，使温度降低；同时被回风干燥，是新风从空调回风中获得热能，使温度升高，同时被回风加湿。就是通过这样的全热交换过程，让新风从空调回风中回收了能量。
[0004]但上述热交换机组的使用存在开关损耗、在断开开关元件时会产生的冲击电压以及因电压不稳而导致的热交换机组工作稳定性差，其损耗高，功率密度低，工作寿命和可靠性低的问题；并且，盖板在密封条弹力作用下易向外凸起，而在雨天，雨水能从外循环进风口进入到机组外循环腔内，在循环风机的作用下，雨水可能通过盖板向外凸出形成的间隙被吹入到机柜内模块上，不符合热交换机组高密封性的要求。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题，是针对前述【背景技术】中的缺陷和不足，提出一种具有中间抽头变压器的共振变换器的热交换机组，其损耗低，功率密度高，可提高热交换机组的工作寿命和可靠性，且对矩形出风口的重新设计，使热交换机组高度密封且防雨。
[0006]本发明通过以下技术方案实现上述目的:
[0007]针对现有的热交换机组存在的技术缺点，重新设计一种高效热交换机组，包括箱体、盖板、换热芯、电加热器、变换器、内循环风机和外循环风机，所述变换器为具有中间抽头变压器的共振变换器。
[0008]进一步的，所述共振变换器包括输入电压Uin、原边和副边都具有中间抽头的变压器T、开关元件S1、S2、S3、S4、二极管Dl、D2、D3、D4、电感L和控制器，各开关管具有反并联的寄生二极管和寄生电容；输入电压Uin的正端连接所述开关元件S1、S3的集电极，输入电压Uin的负端连接二极管Dl、D2的阴极、开关元件S2、S4的发射极；原边绕组中间抽头上半部分绕组的异名端连接二极管Dl的阳极，原边绕组中间抽头下半部分绕组的同名端连接二极管D2的阳极，原边绕组中间抽头上半部分绕组NI的同名端和原边绕组中间抽头下半部分绕组N2的异名端的连接点与输入电压Uin的正端相连接；开关元件SI的发射极连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接副边绕组中间抽头上半部分绕组的同名端，副边绕组中间抽头上半部分绕组N3的异名端与副边绕组中间抽头下半部分绕组N4的同名端连接，且其连接点与电感L的一端连接，副边绕组中间抽头下半部分绕组的异名端与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极连接开关元件S2的集电极；开关元件S3的发射极与开关元件S4的集电极相连接，且其连接点与电感L的另一端以及负载相连接。
[0009]进一步的，所述的开关管为IGBT或MOSFET。
[0010]进一步的，所述输入电压为蓄电池、燃料电池或光伏电池。
[0011]进一步的，所述的各二极管为快恢复二极管或者肖特基二极管。
[0012]进一步的，所述控制器控制开关SI和S2交替导通、S3和S4交替导通，通过电感L和各开关元件的杂散电容构成的共振回路，在各开关元件的端电压为O时导通各开关元件，实现零电压开通。
[0013]进一步的，设置在所述箱体侧壁上的矩形出风口的顶端边缘开有开口向下的盖板上卡槽，所述矩形出风口的底端开有开口向上的盖板下卡槽，盖板顶端插入所述盖板上卡槽内、底端插入所述盖板下卡槽内，所述盖板与所述上卡槽和所述下卡槽之间设置有密封条。
[0014]进一步的，所述盖板的竖向长度小于所述盖板上卡槽的深度与所述矩形出风口竖向宽度之和，大于所述矩形出风口的竖向宽度。
[0015]进一步的，所述盖板下卡槽远离所述箱体内部一侧的侧壁的外表面为斜面。与现有技术相比，本发明所述的热交换机组具有下列优点:
[0016]具有中间抽头变压器的共振变换器的热交换机组利用中间抽头变压器的形式可实现通过控制电路控制开关元件的开关频率，使得输出电压成为预定值。
[0017]并且各开关元件接通时因为电流流过负方向，因此不产生开关损失。
[0018]而因为进行了共振动作，也不会产生断开开关元件时的冲击电压。
[0019]在实现能量回馈的同时，利用电感和开关元件的寄生电容形成软开关形式，没有多余的功率电容，其损耗低，功率密度高，提高了热交换机组的工作寿命与工作效率，保证了机柜内电子设备的高可靠性。
[0020]通过采用的简单结构，使盖板上的矩形出风口的关闭达到了良好的密封与防雨效果O
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1:本发明的热交换机组的结构示意图；
[0022]图2:本发明的具有中间抽头变压器的共振变换器的结构示意图；
[0023]图3:开关元件S1、S2、S3、S4的控制脉冲时序图；
[0024]图4:本发明的热交换机组的新型矩形出风口的局部放大剖视图。
[0025]其中，I一盖板、2—换热芯、3—电加热器、4一内循环风机、5—外循环风机、6—内循环腔、7—外循环腔、8—矩形出风口、9一盖板上卡槽、10—盖板下卡槽、11一密封条、12—箱体、Uin—输入电压、T一中间抽头的变压器、S1、S2、S3、S4—开关元件、D1、D2、D3、D4—二极管、L一电感、NI—原边绕组中间抽头上半部分绕组、N2—原边绕组中间抽头下半部分绕组、N3—副边绕组中间抽头上半部分绕组、N4—副边绕组中间抽头下半部分绕组。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本发明的热交换机组包括盖板1、换热芯2、电加热器3、内循环风机4和外循环风机5，箱体12，还包括图1中未显示的控制器、变压器，箱体12侧壁上有矩形出风口，其中由箱体12、包围内循环风机4的空间称为内循环腔6、包围外循环风机5的空间称为外循环腔7 ;内循环腔6位于热交换机组的上部，外循环腔7位于热交换机组的下部，内循环腔6和外循环腔7之间为换热芯2。内循环风机4位于内循环腔内6，用于将移动通讯机组内的热空气吸入到内循环腔6内，并吹入到换热芯2内。外循环风机5位于外循环腔7内，用于将移动通讯机组外的冷空气吸入到外循环腔7内，并且从外循环腔7吹入到换热芯2内，设置在所述箱体12侧壁上的矩形出风口 8的顶端边缘开有开口向下的盖板上卡槽9，所述矩形出风口 8的底端开有开口向上的盖板下卡槽10，盖板I顶端插入所述盖板上卡槽9内、底端插入所述盖板下卡槽10内，所述盖板I与所述上卡槽9和所述下卡槽10之间设置有密封条11。
[0027]如图2所示，本发明的热交换机组中的变换器为具有中间抽头变压器的共振变换器，包括输入电压Uin、原边和副边都具有中间抽头的变压器T、开关元件S1、S2、S3、S4、二极管D1、D2、D3、D4、电感L。上述开关元件为IGBT，二极管为快恢复二极管。
[0028]结合附图2对本发明的热交换机组中的变换器结构作详细说明，具体连接关系为:输入电压Uin的正端连接开关元件S1、S3的集电极，输入电压Uin的负端连接二极管D1、D2的阴极、开关元件S2、S4的发射极；原边绕组中间抽头上半部分绕组的异名端连接二极管Dl的阳极，原边绕组中间抽头下半部分绕组的同名端连接二极管D2的阳极，原边绕组中间抽头上半部分绕组NI的同名端和原边绕组中间抽头下半部分绕组N2的异名端的连接点与输入电压Uin的正端相连接；开关元件SI的发射极连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接副边绕组中间抽头上半部分绕组的同名端，副边绕组中间抽头上半部分绕组N3的异名端与副边绕组中间抽头下半部分绕组N4的同名端连接，且其连接点与电感L的一端连接，副边绕组中间抽头下半部分绕组的异名端与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极连接开关元件S2的集电极；开关元件S3的发射极与开关元件S4的集电极相连接，且其连接点与电感L的另一端以及负载相连接。
[0029]各开关元件SI?S4由控制器按照图3的脉冲时序图进行交替导通和关断；由电路结构和上述脉冲时序图可知，在S1、S2关断期间，原边绕组中的能量通过二极管D1、D2回馈到输入电源，且控制器控制S3或S4其中之一导通，通过电感L和开关管S1、S2的寄生电容构成共振回路，在S1、S2的端电压为O时导通SI或者S2，实现零电压开通；在S3、S4关断期间，控制器控制SI或S2其中之一导通，通过电感L和开关管S3、S4的寄生电容构成的共振回路，在S3、S4的端电压为O时导通S3或者S4，从而实现零电压开通。
[0030]如图4所示，设置在所述箱体12侧壁上的矩形出风口 8的顶端边缘开有开口向下的盖板上卡槽9，所述矩形出风口 8的底端开有开口向上的盖板下卡槽10，盖板I顶端插入所述盖板上卡槽9内、底端15插入所述盖板下卡槽10内，所述盖板I与所述上卡槽9和所述下卡槽10之间设置有密封条11，所述盖板I的竖向长度小于所述盖板上卡槽9的深度与所述矩形出风口 8竖向宽度之和，大于所述矩形出风口 8的竖向宽度，所述盖板下卡槽10远离所述箱体12内部一侧的侧壁的外表面为斜面，使得盖板I在盖入卡槽后，由重力原因，直接落入下卡槽中，此时通过密封条11使得盖板与出风口之间完全密封，而下卡槽10远离所述箱体12内部一侧的侧壁的外表面设置为斜面，也使得盖板密封后的出风口实现完全防雨。
[0031]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者同等替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种高效热交换机组，包括箱体、盖板、换热芯、电加热器、变换器、内循环风机和外循环风机，其特征在于，所述变换器为具有中间抽头变压器的共振变换器，所述箱体侧壁上包括矩形出风口。
2.如权利要求1所述的热交换机组，其特征在于，所述共振变换器包括输入电压Uin、原边和副边都具有中间抽头的变压器T、开关元件Sl、S2、S3、S4、二极管Dl、D2、D3、D4、电感L和控制器，各开关管具有反并联的寄生二极管和寄生电容；输入电压Uin的正端连接所述开关元件S1、S3的集电极，输入电压Uin的负端连接二极管D1、D2的阴极、开关元件S2、S4的发射极；原边绕组中间抽头上半部分绕组的异名端连接二极管D1的阳极，原边绕组中间抽头下半部分绕组的同名端连接二极管D2的阳极，原边绕组中间抽头上半部分绕组N1的同名端和原边绕组中间抽头下半部分绕组N2的异名端的连接点与输入电压Uin的正端相连接；开关元件S1的发射极连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接副边绕组中间抽头上半部分绕组的同名端，副边绕组中间抽头上半部分绕组N3的异名端与副边绕组中间抽头下半部分绕组N4的同名端连接，且其连接点与电感L的一端连接，副边绕组中间抽头下半部分绕组的异名端与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极连接开关元件S2的集电极；开关元件S3的发射极与开关元件S4的集电极相连接，且其连接点与电感L的另一端以及负载相连接。
3.如权利要求2所述的热交换机组，其特征在于，其中所述的开关管为IGBT或MOSFETo
4.如权利要求2所述的热交换机组，其特征在于，所述输入电压为蓄电池、燃料电池或光伏电池。
5.如权利要求2所述的热交换机组，其特征在于，其中所述的各二极管为快恢复二极管或者肖特基二极管。
6.如权利要求2所述的热交换机组，其特征在于，所述控制器控制开关S1和S2交替导通、S3和S4交替导通，通过电感L和各开关元件的杂散电容构成的共振回路，在各开关元件的端电压为0时导通各开关元件，实现零电压开通。
7.如权利要求1所述的热交换机组，其特征在于，设置在所述箱体侧壁上的矩形出风口的顶端边缘开有开口向下的盖板上卡槽，所述矩形出风口的底端开有开口向上的盖板下卡槽，盖板顶端插入所述上班盖板上开槽内、底端插入所述盖板下卡槽内，所述盖板与所述上卡槽和所述下卡槽之间设置有密封条。
8.如权利要求7所述的热交换机组，其特征在于，所述盖板的竖向长度小于所述盖板上卡槽的深度与所述矩形出风口竖向宽度之和，大于所述矩形出风口的竖向宽度。
9.如权利要求7所述的热交换机组，其特征在于，所述盖板下卡槽远离所述箱体内部一侧的侧壁的外表面为斜面。
【文档编号】F24F13/30GK104501373SQ201410764049
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】杨鑫宇, 冉建平 申请人:贵州永红航空机械有限责任公司