水水换热液冷系统及其液冷源供液温度、流量控制方法与流程

本发明涉及一种水水换热液冷系统及其液冷源供液温度、流量控制方法。

背景技术：

随着功率器件的功率增加以及发热热流密度的增大，液冷散热逐渐成为工业散热技术的主流。作为液冷散热系统的心脏，液冷源的应用领域也越来越广泛。在实际工作过程中，功率器件需要维持恒定的温度，因此，液冷源应具备较高的供液温度精度；同时，功率器件通常模块化设计，各模块能够单独启停控制，因此，总发热量也会经常发生变化，此时，需要进行供液流量的合理控制。

目前，水水换热系统的液冷源供液温度、流量的控制大多是通过二次侧电动三通或循环泵变频泵控制，例如：申请公开号为cn104677158a的中国发明专利申请文件中公开了一种基于潜热换热的强制冷却装置，该装置主要用于解决大功率电子元器件的散热问题，通过采集被冷却件的温度，将温度值作为反馈值控制电机的转速，进而控制循环泵的流量，最终实现了被冷却件温度的闭环控制。但是供液温度与供液流量是相互影响，因此，无法同时实现供液温度、流量的精确控制，而且该装置不利于系统的整体节能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水水换热液冷系统及其液冷源供液温度、流量控制方法，用于解决如何同时精确控制供液温度和流量的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种水水换热液冷系统，包括一次侧管路、换热器和二次侧管路，一次侧管路与换热器之间设有用于向换热器供冷却液的控制阀，二次侧管路与换热器之间设有循环泵。

一次侧管路与换热器之间的控制阀用于控制二次侧管路中的液体的温度，二次侧管路与换热器之间的循环泵用于控制二次侧管路中的液体的流量，因此本发明将二次侧管路中的液体的温度与流量分别进行单独的控制，使得温度与流量同时进行控制，进一步的提高了控制的精准度，同时还利于系统的整体节能。

进一步的，循环泵为变频循环泵，通过控制频率改变变频循环泵的转速。

变频循环泵通过改变频率来控制变频循环泵的转速，控制精准，误差小。

进一步的，控制阀为电动三通阀。

通过控制电动三通阀的开度控制一次侧管路中冷却液的流量，进一步的控制二次侧管路中液体的温度，技术成熟，控制精度高。

另外，还提出一种水水换热液冷系统的液冷源供液温度、流量控制方法，将控制阀设置在一次侧，形成一次侧控制阀，将循环泵设置在二次侧，形成二次侧循环泵；

设定流量目标值，以二次侧流量为流量反馈值，流量目标值与流量反馈值的差作为流量控制量，闭环控制二次侧循环泵的转速；

设定温度目标值，以二次侧温度为温度反馈值，温度目标值与温度反馈值的差作为温度控制量，闭环控制一次侧控制阀的开度。

一次侧的控制阀用于控制二次侧管路中的液体的温度，二次侧的循环泵用于控制二次侧管路中的液体的流量，因此本发明将二次侧管路中的液体的温度与流量分别进行单独的闭环控制，使得温度与流量同时进行控制，进一步的提高了控制的精准度。

进一步的，二次侧循环泵采用变频循环泵，通过控制频率改变变频循环泵的转速。

变频循环泵通过改变频率来控制变频循环泵的转速，控制精准，误差小。

进一步的，一次侧控制阀采用电动三通阀。

通过控制电动三通阀的开度控制一次侧管路中冷却液的流量，进一步的控制二次侧管路中液体的温度，技术成熟，控制精度高。

附图说明

图1是本发明水水换热液冷系统结构图；

图2是本发明二次侧供液流量控制流程图；

图3是本发明二次侧供液温度控制流程图。

具体实施方式

水水换热液冷系统实施例：

水水换热液冷系统包括一次侧管路、换热器和二次侧管路，一次侧管路与换热器之间设有控制阀，二次侧管路与换热器之间设有循环泵。具体如图1所示，换热器采用板式换热器，控制阀为电动三通阀，循环泵为变频循环泵。

板式换热器用于将二次侧管路中的液体与一次侧管路中的冷却液进行热交换，电动三通阀用于控制一次侧管路的流量以控制二次侧管路中液体的温度，变频循环泵用于调节二次侧管路中液体的流量，当然，换热器、控制阀以及循环泵的具体实施方式本发明不做限制，只要可以实现相应的功能即可。

该系统为了监测二次侧的温度以及二次侧的流量，在二次侧的循环管路上设置有温度传感器与流量传感器，为了控制电动三通阀的开度以及变频循环泵的转速，分别设置有控制模块1与控制模块2，控制模块1的信号输入端连接供液温度传感器，输出端控制连接电动三通阀，控制模块2的信号输入端连接流量传感器，输出端控制连接变频循环泵，当然，对于控制模块1与控制模块2的具体设置位置本发明并不做限制，只要实现相应的控制即可。

本实施例中采用两个控制模块分别对电动三通阀与变频循环泵进行控制，作为其他实施方式，也可以采用一个控制模块实现对电动三通阀与变频循环泵的单独控制。

本实施例中，变频循环泵包括变频器、电动机以及循环泵，通过改变变频器频率的输出，进而改变电动机的转速以调节循环泵的输出。作为其他实施方式，也可以分别采用独立的变频器、电动机以及循环泵进行工作。

本发明中一次侧为提供冷却液的一侧，二次侧为被冷却器件所在侧，一次侧设置有电动三通阀，二次侧设置有循环泵，使得供液温度与供液流量单独控制，控制更加精准，进一步的利于系统的整体节能。

本发明对二次侧流量控制过程如图2所示，具体为：

首先设定流量目标信号值xt，在系统工作过程中流量传感器实时监测二次侧的流量信号值xf，并将xf作为反馈值反馈到控制模块2中以实现闭环控制。

闭环控制过程为，控制模块2计算xt与xf的差值xd，根据差值得出控制信号，并将控制信号输出至变频循环泵，当xd＞0，即xt＞xf，代表实际流量值没达到设定流量目标值，需要增大变频循环泵中变频器的的输出频率f，进而提高变频循环泵中电动机转速n，使得压差上升，流量增加，直至xt＝xf，之后维持xt＝xf；

当xd＜0，即xt＜xf，代表实际流量值超出设定流量目标值，需要减小变频循环泵中变频器的输出频率f，进而降低变频循环泵中电动机的转速n，使得压差下降，流量减少，直至xt＝xf，之后维持xt＝xf；

当然，若一开始监测得到xt＝xf，那么变频循环泵维持其输出频率即可。

本发明对二次侧温度控制过程如图3所示，具体为：

首先设定温度目标信号值xm，在系统工作过程中温度传感器实时监测二次侧的温度信号值xn，并将xn作为反馈值反馈到控制模块1中以实现闭环控制。

闭环控制过程为，控制模块1计算xm与xn的差值xk，根据差值得出控制信号，并将控制信号输出至电动三通阀，当xk＞0，即xm＞xn，代表实际温度值低于设定温度目标值，需要降低电动三通阀开度y，使得一次侧的供液量减小，二次侧的供液温度升高，直至xm＝xn，之后维持xm＝xn；

当xk＜0，即xm＜xn，代表实际温度值高于设定温度目标值，需要增加电动三通阀开度y，使得一次侧的供液量增加，二次侧的供液温度降低，直至xm＝xn，之后维持xm＝xn；

当然，若一开始监测得到xm＝xn，那么保持电动三通阀开度y不变即可。

水水换热液冷系统的液冷源供液温度、流量控制方法实施例：

水水换热液冷系统的液冷源供液温度、流量控制方法，将控制阀设置在一次侧，形成一次侧控制阀，将循环泵设置在二次侧，形成二次侧循环泵；

设定流量目标值，以二次侧流量为流量反馈值，流量目标值与流量反馈值的差作为流量控制量，闭环控制二次侧循环泵的转速；

设定温度目标值，以二次侧温度为温度反馈值，温度目标值与温度反馈值的差作为温度控制量，闭环控制一次侧控制阀的开度。

具体水水换热液冷系统的液冷源供液温度、流量控制方法已经在上述水水换热液冷系统实施例中已经详细介绍，这里不做赘述。