适用于极寒环境的变频器散热装置的制作方法

本发明涉及变频器散热技术领域，特别是涉及到一种适用于极寒环境的变频器散热装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，变频器应用领域越来越广泛，特殊环境应用也比比皆是。例如：防爆环境、防水环境、高温环境、低温环境等。

在极度寒冷温度环境状况下使用的变频器，须要满足自身内部环境温度条件才能正常运行。变频器内部控制线路元器件和功率器件都会对工作环境温度有一定要求，一般在-10～+40℃之间，这与-40℃以下的极度寒冷温度环境温度梯度相当大。

在申请号：201920975983.9的中国专利申请中，涉及到一种变频器散热机构，包括变频器箱体、控制按键、显示屏以及便于散热组件，所述变频器箱体前端面安装有显示屏，所述显示屏下侧装配有控制按键，所述变频器箱体内部设置有便于散热组件；所述便于散热组件包括散热孔、防尘透气网、控制按钮、连接座、散热扇、定位柱、螺纹柱以及散热片，所述变频器箱体内部上侧开设有散热孔，所述散热孔内部装配有防尘透气网，所述变频器箱体右端面装配有控制按钮，所述变频器箱体内部下侧安装有连接座，所述连接座内部装配有散热扇，所述变频器箱体内部安装有定位柱，所述变频器箱体左右端面均连接有螺纹柱，所述变频器箱体内部装配有散热片。该专利是基于常温环境和非高海拔地区使用的变频器散热设计。主要解决的是散热效率和避尘，延长变频器使用寿命。但没有解决在极度寒冷温度环境状况下变频器正常使用问题。

在申请号：201720247617.2的中国专利申请中，涉及到一种变频器用散热器，该高变频器用散热器包括变频器，变频器外壳，智能化操作面板，出气口，除尘装置，散热孔，散热风扇，锁母，温度传感器，吸热板和散热框架。所述的变频器处于变频器外壳的内部；所述的吸热板以焊接的形式焊接在散热框架的底部；所述的散热风扇上端的锁母采用反丝固定；所述的散热框架上方设有散热风扇；所述的散热风扇设置为左右两个；所述的散热风扇内侧设有温度传感器。该专利是基于常温环境和非高海拔地区使用的变频器散热设计。主要解决的是散热效率和避尘，延长变频器使用寿命。但没有解决在极度寒冷温度环境状况下变频器正常使用问题。

在申请号：201721924482.5的中国专利申请中，涉及到一种散热速率随海拔高度变化调节的变频器，包括变频器本体以及置于变频器本体外的气压传感器，在所述变频器本体内还设置有ac/dc转换电路、直流中间电路、中央控制模块、检测电路、逆变器、散热速率调节模块、散热片、以及风扇，所述ac/dc转换电路输出端与所述直流中间电路、所述逆变器依次相连，所述中央控制模块的输出端分别连接所述直流中间电路、以及所述逆变器，所述检测电路的输入端与所述逆变器的输出端相连，所述检测电路的输出端与所述中央控制模块的输入端相连，所述散热速率调节模块与所述风扇相连，所述散热片固定于所述逆变器表面；其中，所述散热速率调节模块内还设有滤波电路、模数转换电路、控制器、pwm波生成模块、以及驱动模块，所述滤波电路的输入端与所述气压传感器连接，所述滤波电路、所述模数转换电路、所述控制器、所述pwm波生成模块、所述驱动模块依次连接，所述驱动模块的输出端连接所述风扇；所述控制器内设有fpga芯片。该专利是基于常温环境和高海拔地区使用的变频器散热设计。主要解决的是空气密度对散热效率影响，弥补了高海拔地区变频器降容使用的问题。但没有解决在极度寒冷温度环境状况下变频器正常使用问题。

为此我们发明了一种新的适用于极寒环境的变频器散热装置，解决了以上技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种应用在极度寒冷温度环境状况下满足自身内部温度条件，并正常可靠运行的变频器散热装置。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：适用于极寒环境的变频器散热装置，该适用于极寒环境的变频器散热装置包括箱体，变频器机芯基板单元，主接触器，辅助预热组件，温度智能控制系统和腔内多区位温度传感器，该箱体内部由该变频器机芯基板单元分为内腔和外腔两个腔室，该变频器机芯位于该内腔中，安装在该变频器机芯基板单元上；该辅助预热组件位于内腔中，为该内腔和该变频器机芯基板单元加热；该内腔温度传感器安装在该内腔中，连接于该温度智能控制系统，采集该内腔内的温度，并将内腔温度数据传输给该温度智能控制系统；该温度智能控制系统连接于该主接触器，该主接触器一端连接三相进线电源，另一端连接变频器三相电源输入r/s/t端，该温度智能控制系统判定内腔温度数据达到该变频器工作温度范围时，控制该主接触器吸合，该变频器通电完成运行准备。

本发明还包括如下技术措施：

该适用于极寒环境的变频器散热装置还包括辅热控制开关，该辅热控制开关连接于该辅助预热组件，控制该辅助预热组件通电加热或断电。

该主接触器，该辅助预热组件，该辅热控制开关和该温度智能控制系统分别安装在该变频器机芯基板单元上。

所述多处温度传感器包括基板温度传感器、环境温度传感器、外腔温度传感器和内腔温度传感器，该基板温度传感器位于该变频器机芯基板单元上，采集该变频器机芯基板单元的温度，并传输给该温度智能控制系统；该环境温度传感器在该外腔后盖壁上透壁安装，采集环境温度，并传输给该温度智能控制系统；该外腔温度传感器位于该外腔内侧壁上，采集该外腔内的温度，并传输给该温度智能控制系统；该内腔温度传感器位于该内腔内侧壁上，采集该内腔内的温度，并传输给该温度智能控制系统；该温度智能控制系统根据各个温度传感器采集到的温度信息控制是否关闭该辅热控制开关。

该适用于极寒环境的变频器散热装置还包括温度显示器，该温度显示器位于该箱体的可拆卸前面板上，连接于该温度智能控制系统，以显示温度传感器采集到的各区位的温度信息。

该适用于极寒环境的变频器散热装置还包括可开启散热雨淋窗，该可开启雨淋窗位于该箱体的背面，并连接于该温度智能控制系统，该温度智能控制系统根据各个温度传感器采集到的温度信息控制是否开启该可开启散热雨淋窗。

该适用于极寒环境的变频器散热装置还包括外腔油冷散热组件和油冷循环泵流量传感器，该外腔油冷散热组件和该油冷循环泵流量传感器安装在该变频器机芯基板单元背面该外腔内，通过管路相连接，该变频器机芯基板单元的机芯基板为利于导热均热，采用热阻系数比较小的金属材质，该外腔油冷散热组件的出口通过管路连接该油冷循环泵流量传感器的入口，该油冷循环泵流量传感器的出口通过管路连接该变频器机芯基板单元内部的基板冷却油道的冷却油进口，该基板冷却油道的冷却油出口通过管路连接该外腔油冷散热组件的进口，这样组成一个密闭的冷却油循环通道，该温度智能控制系统通电后，依据该基板温度传感器和该内腔温度传感器采集的温度信息，实时控制该油冷循环泵流量传感器启动运行，驱使冷却油在该基板冷却油道流动，流经该外腔油冷散热组件，再流经该油冷循环泵流量传感器循环流动，提高均热效率并控制该内腔和该变频器机芯基板单元的温度值。

该适用于极寒环境的变频器散热装置还包括远程通讯模块，该远程通讯模块连接于该温度智能控制系统，该温度智能控制系统将各个温度传感器采集到的温度信息传输到该远程通讯模块，并通过该远程控制模块将温度信息实时上传到上位机。

该远程通讯模块还连接于该变频器，该远程控制模块在上位机的控制下，控制该变频器的运行和实时数据的传输。

该适用于极寒环境的变频器散热装置还包括观察窗,该观察窗位于该箱体的可拆卸前面板上，采用双层玻璃设计御寒保温。

该箱体采用密闭防尘双层设计，中间由发泡剂填充。

该辅助预热组件包括第一辅助预热组件和第二辅助预热组件。

本发明中的适用于极寒环境的变频器散热装置，是应用在极寒、严寒、大寒温度环境中的电机控制系统设备，可应用在高纬度地区，科考钻井、石油矿山、风电等领域。该适用于极寒环境的变频器散热装置散热介质为-70℃冷却油；变频器功率器件基板采用低热阻系数金属材质油冷均热设计；基板内嵌油冷管路设有油冷散热组件、循环泵和流量检测控制功能；设有智能辅助预热预热功能；设有温度智能控制系统，热源模式可选功能；设有多区位温度传感器，实时显示外部环境、外腔、内腔和基板温度；箱体密闭保温防尘双层保温设计，设有观察窗，设有可控制开启的雨淋窗等。大功率变频器功率器件直接安装在油冷散热基板上，小功率变频器可以整机多台直接安装在油冷散热基板上。该装置确保了变频器在极度寒冷温度环境状况下运行和运行可靠性。

附图说明

图1为本发明适用于极寒环境的变频器散热装置的一具体实施例结构图；

图2为本发明的一具体实施例中变频器机芯基板内部冷却油管路示意图；

图3为本发明的一具体实施例中变频器温控系统框图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明适用于极寒环境的变频器散热装置的结构图。该适用于极寒环境的变频器散热装置由外腔1、内腔2、外腔油冷散热组件3、变频器5、变频器机芯基板单元8、基板冷却油通道4、油冷循环泵流量传感器7、基板温度传感器10、环境温度传感器11、外腔温度传感器12、内腔温度传感器16、可开启散热雨淋窗6、lcd温度显示20、温度智能控制系统15、远程通讯模块18、主接触器9、辅热控制开关19、第一辅助预热组件14、第二辅助预热组件17、观察窗21、箱体13等组成。

本发明箱体13采用密闭保温防尘双层设计，中间由发泡剂填充，最大程度提高了保温御寒效果；箱体13可拆卸前面板设有lcd温度显示20和观察窗21，观察窗21采用双层玻璃设计御寒保温；三相电源输入、变频输出和控制线分别设置在箱体13前面板下部，均为防水航空接插件设计；箱体13背面设有可开启雨淋窗6，根据箱体内部温度来确定雨淋窗是否需要开启；箱体13内部由变频器机芯基板单元8分为两个腔室，靠近前面板部分主要安装变频器5和lcd液晶温度显示20及温度智能控制系统15的为内腔2，靠近背面部分主要安装外腔油冷散热组件3和可开启散热雨淋窗6的为外腔1。

本发明散热介质为-70℃冷却油；变频器机芯基板单元8采用低热阻系数的金属材质，基板内部设有冷却油通道4如图2所示；外腔1处设有外腔油冷散热组件3和油冷循环泵流量传感器7。

本发明设有智能辅助预热预热功能。变频器机芯基板单元8igbt模块侧均匀安装第一辅助预热组件14、第二辅助预热组件17。变频机芯通电前，首先要把内腔2温度加热到确保电子元器件安全工作的温度范围内，第一辅助预热组件14、第二辅助预热组件17就是为变频器腔内预热设置。

本发明设有温度智能控制系统15和lcd温度显示20，热源模式可选功能；设有多区位温度传感器10/11/12/16，具有外部环境、外腔、内腔和基板温度显示。

本发明大功率变频器功率器件直接安装在油冷散热基板8上，为基板热源模式；小功率变频器可以整机多台直接安装在油冷散热基板8上，为腔内热源模式。热源模式不同控制温度曲线有所不同。

本发明适用于极寒环境的变频器散热装置工作过程，如图3所示：上电-三相电源通电-通过辅热控制开关19常闭触点-对辅助预热组件14/17通电加热-温度智能控制系统15通电采集并监控温度-当腔内温度预热达到变频器工作温度范围时控制主接触器9吸合-变频器5电源输入端rst通电-变频器5运行准备就绪-远程通讯模块18数据传输控制-启动运行变频器5-变频器5输出端uvw连接电动机-电机得电运转；

如图3所示：温度智能控制系统15通电采集并监控温度-控制启动油冷循环泵流量传感器7-冷却油通过基板冷却油道4循环流动-冷却油通过外腔油冷散热组件3循环流动-均匀加热提高并控制内腔2温度；

如图3所示：温度智能控制系统15通电采集并监控温度-采集基板温度传感器10信号-采集内腔温度传感器16信号-采集外腔温度传感器12信号-采集环境温度传感器11信号-智能控制-根据温度曲线实时控制是否关闭辅热控制开关19-根据温度曲线实时控制是否开启外腔1散热雨淋窗6；

温度智能控制系统15通电采集并监控温度-信号实时传送至lcd液晶温控显示20；温度智能控制系统15通电采集并监控温度-通过远程通讯模块18与上位机实时数据传输；

变频器5-通过远程通讯模块18与上位机实时数据传输。

采用本发明散热设计的变频器，在极度寒冷温度环境状况下使用能满足内部控制线路元器件和功率器件工作温度要求，确保了变频器在-40℃以下极度寒冷温度环境状况下可靠运行。