电力电子装置的冷却系统及电力电子装置的制作方法

本实用新型属于电力电子装置冷却领域，特别涉及电力电子装置的冷却系统及电力电子装置。

背景技术：

电力电子装置包括稳定式发热的电力电子装置和间歇式发热的电力电子装置，在稳定式发热的电力电子装置和电力电力装置运行中均会产生大量热量，需要采用冷却系统对其冷却，冷却系统包括敞开式和密闭式两种，敞开式冷却系统极易造成循环介质的流失，同时很容易发生管道的堵塞，损坏率比较高，因此，密闭式冷却系统逐渐成为了应用主流。那么，对于电力电子装置，也采用密闭式冷却系统对其冷却，以保证电力电子装置的正常工作温度。

如公告号为“CN203840691U”，名称为“一种适用于电力电子装置的密封式循环冷却系统”的中国专利，该专利提供了一种密封式循环冷却系统为电力电子装置冷却，该冷却系统包括主循环回路和与之并列连接的并列回路，主循环回路上包括有双水泵装置、水风换热器以及与水风换热器连接的三通水量调节阀，通过检测流出待冷却电力电子装置的循环介质的温度，控制三通水量调节阀开通或关闭，再通过水风换热器进行换热，达到对待冷却电力电子装置的冷却。该专利主要是通过对循环介质自然冷却的方式来实现对待冷却电力电子装置的冷却，当流出待冷却电力电子装置的循环介质的温度很高时，通过一次换热可能不能很好的对待冷却电力电子装置进行降温，需要重复多次上述的冷却过程，这将造成待冷却电力电子装置的冷却时间拉长，冷却效率不高，影响待冷却电力电子装置的正常工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供电力电子装置的冷却系统及电力电子装置，用于解决现有技术中电力电子装置的冷却效率不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电力电子装置的冷却系统，冷却系统包括用于为电力电子装置冷却的第一冷却循环回路、第二冷却循环回路及板式换热器，所述板式换热器的第一组端口串设在所述第一冷却循环回路中，所述板式换热器的第二组端口串设在所述第二冷却循环回路中，所述第一冷却循环回路包括第一循环水泵，所述第二冷却循环回路中串设有冷冻机。

为了控制流入板式换热器内的冷却液的流量，所述板式换热器的第一组端口两端并联有用于调节流入所述板式换热器的冷却液流量的阀门，实现了通过调节阀门的开度合理控制冷却液的流量。

进一步地，所述第一冷却循环回路与用于设置在电力电子装置上的冷却管道连接。

为了解决人工控制冷冻机的不方便及耗费人力的问题，冷却系统还包括控制模块及设置在冷却管道的冷却液进口处的温度传感器，所述第二冷却循环回路中还串设有第二循环水泵，所述控制模块采样连接所述温度传感器，且所述控制模块控制连接所述冷冻机及所述第二循环水泵。实现了根据温度传感器采集的电力电子装置进口处的冷却液的温度对冷冻机的自动控制的目的。

为了解决第一冷却循环回路的冷却液容量不足的问题，所述第一冷却循环回路中还设置有蓄冷罐，所述蓄冷罐的一端与所述第一循环水泵的一端连接，所述蓄冷罐的另一端与所述冷却管道的一端连接，所述第一循环水泵的另一端用于与所述冷却管道的另一端连接。

为了解决冷却液压力不稳定的问题，所述第一循环水泵的进水端设置有稳压装置，冷却管道的冷却液进口处设置有压力传感器，所述控制模块采集连接所述压力传感器，且所述控制模块控制连接所述稳压装置。

为了解决冷却液长期循环造成冷却液导电率增加的问题，所述第一循环水泵两端并联设置有去离子支路，所述去离子支路的一端连接有补水泵和补水罐。实现了冷却液长期循环仍然能够维持极低导电率的目的。

进一步地，所述稳压装置为囊式膨胀阀、氮气稳压罐或水箱。

本实用新型还提供了一种电力电子装置，包括电力电子装置本体及冷却系统，所述冷却系统包括用于为电力电子装置冷却的第一冷却循环回路、第二冷却循环回路及板式换热器，所述板式换热器的第一组端口串设在所述第一冷却循环回路中，所述板式换热器的第二组端口串设在所述第二冷却循环回路中，所述第一冷却循环回路包括第一循环水泵，所述第二冷却循环回路中串设有冷冻机。

为了控制流入板式换热器内的冷却液的流量，所述板式换热器的第一组端口两端并联有用于调节流入所述板式换热器的冷却液流量的阀门，实现了通过调节阀门的开度合理控制冷却液的流量。

进一步地，所述第一冷却循环回路与设置在电力电子装置上的冷却管道连接。

为了解决人工控制冷冻机的不方便及耗费人力的问题，冷却系统还包括控制模块及设置在冷却管道的冷却液进口处的温度传感器，所述第二冷却循环回路中还串设有第二循环水泵，所述控制模块采样连接所述温度传感器，且所述控制模块控制连接所述冷冻机及所述第二循环水泵。实现了根据温度传感器采集的电力电子装置进口处的冷却液的温度对冷冻机的自动控制的目的。

为了解决第一冷却循环回路的冷却液容量不足的问题，所述第一冷却循环回路中还设置有蓄冷罐，所述蓄冷罐的一端与所述第一循环水泵的一端连接，所述蓄冷罐的另一端与所述冷却管道的一端连接，所述第一循环水泵的另一端用于与所述冷却管道的另一端连接。

为了解决冷却液压力不稳定的问题，所述第一循环水泵的进水端设置有稳压装置，冷却管道的冷却液进口处设置有压力传感器，所述控制模块采集连接所述压力传感器，且所述控制模块控制连接所述稳压装置。

为了解决冷却液长期循环造成冷却液导电率增加的问题，所述第一循环水泵两端并联设置有去离子支路，所述去离子支路的一端连接有补水泵和补水罐。实现了冷却液长期循环仍然能够维持极低导电率的目的。

进一步地，所述稳压装置为囊式膨胀阀、氮气稳压罐或水箱。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型包括用于为电力电子装置冷却的第一冷却循环回路、第二冷却循环回路及板式换热器，板式换热器的第一组端口串设在第一冷却循环回路中，板式换热器的第二组端口串设在第二冷却循环回路中，第二冷却循环回路中串设有冷冻机，第一冷却循环回路串设有第一循环水泵。当电力电力装置的温度比较高，需要快速将电力电子装置的温度降低到电力电子装置的正常工作温度时，通过冷冻机将冷却液的温度降低到合适的温度，然后通过板式换热器换热将冷却后的冷却液流过电力电子装置，以达到为电力电子装置快速冷却的目的，本实用新型提高了电力电子装置的冷却效率，使电力电子装置在很短的时间内降温，不影响电力电子装置的正常工作。

附图说明

图1为电力电子装置的冷却系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明：

一种电力电子装置，包括电力电子装置本体及冷却系统，其中，冷却系统包括用于为电力电子装置冷却的第一冷却循环回路、第二冷却循环回路及板式换热器，板式换热器的第一组端口串设在第一冷却循环回路中，板式换热器的第二组端口串设在第二冷却循环回路中，第一冷却循环回路包括第一循环水泵，第二冷却循环回路中串设有冷冻机。

电力电子装置可以是晶闸管组件、IGBT组件、电感组件等多种原理及形式的电力电子装置。本实用新型的电力电子装置的冷却系统适用于稳定发热的电力电子装置和间歇发热的电力电子装置。无论是哪种形式的电力电子装置在运行期间均会产生大量的热量，为了保证电力电子装置的正常工作，必须将电力电子装置的工作温度控制在允许的温度范围内。当为稳定发热的电力电子装置冷却时，需要将电力电子装置运行期间产生的热量全部带走，因此第一冷却循环回路应确保有足够的冷却液流量，且需要将通过电力电子装置换热后的冷却液全部流入电力电子装置的冷却管道；当为间歇式发热的电力电子装置冷却时，对冷却液流量要求较低，因此，板式换热器的第一组端口两端并联有用于调节冷却液流量的阀门，将板式换热器设置在第一冷却循环回路的旁路中，通过调节阀门的开度控制流入板式换热器内的冷却液的流量。

本实施例的第一冷却循环回路可以与铺设在电力电子装置的冷却管道连接，也可以与缠绕在电力电子装置周围的管道连接，或者以其他的形式设置在电力电子装置附近，本实施例以管道的形式为例来说明，第一冷却循环回路与设置在电力电子装置上的冷却管道连接，冷却管道包括冷却液进口和冷却液出口。

本实施例的电力电子装置的冷却系统还包括控制模块及设置在冷却管道的冷却液进口处的温度传感器，第二冷却循环回路中还串设有第二循环水泵，控制模块采样连接温度传感器，且控制模块控制连接冷冻机及第二循环水泵，温度传感器实时监测冷却管道的冷却液进口处的冷却液的温度，并将采集的冷却液的温度发送给控制模块，控制模块根据接收到的温度值控制第一循环水泵和冷冻机的投入和退出。具体的，当控制模块检测到冷却液温度大于第一温度设定值，控制投入第一循环水泵，而后延时启动冷冻机，当控制模块检测到冷却液温度小于第二温度设定值，控制退出冷冻机，而后延时退出第一循环水泵。

在电力电子装置运行发热期间，冷却液流经电力电子装置冷却管道带走热量后温度上升，为确保冷却液温度不超过限值，需控制冷却液出事温度在较低水平并保证足够的冷却液容量，因此，第一冷却循环回路中设置有蓄冷罐蓄冷罐含有至少40％的冷却裕量，蓄冷罐的一端与第一循环水泵的一端连接，蓄冷罐的另一端与冷却管道的一端连接，第一循环水泵的另一端与冷却管道的另一端连接。冷却液在蓄冷罐内储存并在电力电子装置发热期间通过第二循环水泵将热量带走，保证电力电子装置的工作温度，如此循环往复实现冷却系统稳定可靠的运行。提高了冷冻机的使用效率，降低了设备投资。

为了维持冷却液的压力稳定，第一循环水泵的进水端设置有稳压装置，冷却管道的冷却液进口处设置有压力传感器，控制模块采集连接压力传感器，且控制模块控制连接稳压装置。稳压装置可以设置为囊式膨胀罐、氮气稳压罐和高位水箱形式，通过不同的原理维持系统压力稳定。压力传感器实时采集冷却液进口处的压力值，并将采集到的压力值发送给控制模块，控制模块根据接收到的压力值控制稳压装置的动作。

进一步地，第一循环水泵两端并联设置有去离子支路，去离子支路的一端连接有补水回路，补水回路包括补水泵和补水罐。由于冷却液在往复的循环过程中，其导电率会增加，通过去离子处理，可以降低循环冷却液的导电率，去离子处理后将冷却液输送回至第一冷却循环回路，维持冷却液水质稳定，使系统可以长期稳定运行。补水回路可以在系统运行前完成系统的注水；在系统运行过程中，可以实时为循环系统补水，保证系统的保有水量，根据不同需求，可将补水回路设置为手动控制或自动控制的不同模式。

具体的如图1所示，电力电子装置的冷却系统包括第一冷却循环回路、第二冷却循环回路及板式换热器2，第一冷却循环回路包括第一循环水泵1、电力电子装置3、蓄冷罐4、补水泵7、补水罐8、离子罐9、稳压装置10、阀门(V1)11、温度传感器(TT01)12、压力传感器(PT01)13；第二冷却循环回路包括第二循环水泵5、冷冻机6，其中，冷冻机为风冷冷水机组。

采用上述冷却系统为电力电子装置冷却的过程为：电力电子装置进口管道上设置有温度传感器12，用于实时检测管道中冷却液的温度，控制模块采样连接温度传感器12。温度传感器12实时将采集到的温度输出给控制模块，控制模块根据温度信息控制第二循环水泵5和冷冻机6的投入和退出，当采集到的温度值大于第一温度设定值(该设定值根据实际需求进行设定)时，控制投入第二循环水泵5，而后延时投入冷冻机6，即控制冷冻机6所在的外冷循环系统相应设备运行；当采集到的温度值小于第二温度设定值(该设定值根据实际需求进行设定)时，控制退出冷冻机6，而后延时退出第二循环水泵5，即控制冷冻机6所在的外冷循环系统相应设备停止运行；如此循环往复将内冷循环子系统冷冻液温度降至合理值储存备用。

电力电子装置进口管道上设置有压力传感器13，用于实时检测管道中冷却液的压力，控制模块采样连接压力传感器13。压力传感器13实时将采集到的压力输出给控制模块，控制模块根据压力信息控制稳压装置的动作，当压力传感器采集压力大于第一压力设定值时，控制稳压装置泄压，当压力低于第二压力设定值时，控制稳压装置退出泄压，当压力小于第三压力设定值时，控制稳压装置补压，当压力高于第四压力设定值时，控制稳压装置退出补压；通过以上逻辑控制使第一冷却循环回路的冷却液的压力保持稳定。本实施例中，第一压力定值＞第二压力定值＞第四压力定值＞第三压力定值。

第一冷却循环回路与第二冷却循环回路通过板式换热器连接，也就意味着，第一冷却循环回路与第二冷却循环回路分别处于两个完全独立的循环回路中，彼此之间冷却液是独立的，由于第二冷却循环回路中的冷冻机回路含有铜材质，随着系统不断冲刷，第二冷却循环回路中的水质恶化较快；第一冷却循环回路与第二冷却循环回路保持独立，可有效保证进入电力电子装置的冷却液的洁净度。此外，第一冷却循环回路与第二冷却循环回路均属于密闭式冷却系统，水量消耗可以忽略不计，有效实现了节水目的。

通过电力电子装置的发热量以及间歇时间选定板式换热器和冷冻机等换热设备后，在运行过程中调节阀门(V1)的开度控制换热部分冷却液的流量，阀门(V1)开度调节合适以后进行锁紧处理，避免误动、误操作造成运行风险。实现冷却系统高效稳定的运行。

本实用新型的冷却系统实现了通过冷冻机将冷却液的温度降低到合适的温度，然后通过板式换热器换热将冷却后的冷却液流过电力电子装置，以达到为电力电子装置快速冷却的目的，本实用新型提高了电力电子装置的冷却效率，使电力电子装置在很短的时间内降温，不影响电力电子装置的正常工作。在电力电子装置冷却管道的进口处设置有温度传感器及压力传感器，控制模块根据温度传感器采集的温度值控制第一循环水泵和冷冻机的投入和退出，并根据压力传感器采集的压力值控制稳压装置的动作。在第一冷却循环回路中连入蓄冷罐，增加了第一冷却循环回路的冷却液的容量，提高了冷却系统的而可靠性；在第一冷却循环回路中并联去离子支路，可以长时间的使冷却水质稳定；板式换热器连入第一冷却循环回路的旁通回路，增加了冷却系统设计的灵活性，第二冷却循环回路可缩减尺寸、节省投资。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于以上所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本实用新型的保护范围内。