一种智能温控防冷凝的冷却模块的制作方法

本发明属于电力电子设备冷却，特别涉及一种智能温控防冷凝的冷却模块。

背景技术：

1、当前大功率变频控制柜的冷却系统主要采用空气冷却或常规水冷方式：空气冷却系统：通过风扇强制对流散热，结构简单但换热效率低，无法满足总损耗约 10kw 的高功率场景冷却需求，且受环境温度影响显著，高温或高湿环境下易导致设备过热。常规水冷系统：多采用简单循环泵 + 换热器结构，部分产品使用壳管式换热器（换热效率低、体积庞大），缺乏防凝露设计，未针对海水冷源杂质问题设置高效过滤装置；抗电磁干扰能力弱，难以满足军用或船舶等强电磁环境下的稳定运行要求（如未符合 gjb151b-2013 电磁兼容标准）；管路系统采用普通焊接工艺，耐压性与清洁度不足（未经过多道清洗钝化及 8 小时耐压检验）。

2、现有大功率变频控制装置的冷却装置存在以下核心技术瓶颈：

3、1)冷却效率不足：壳管式换热器换热效率低，无法快速带走 10kw 总损耗（含功率单元、滤波器、电抗器损耗），易导致冷却水温超标，影响主设备稳定运行。

4、2)凝露风险高：传统水冷系统在低温或高湿度工况下，冷板表面温度易低于空气露点温度，导致水汽凝结，引发器件短路故障。例如，当冷板温度低于 20℃且环境湿度超过93% 时，变频器 igbt 功率模块表面易形成冷凝水。

5、3)温控精度不足：常规冷却系统依赖单一机械节温器调节流量，无法根据负载动态变化实时调整冷却功率。例如，发动机冷却系统通过大小循环切换实现温控，但响应速度较慢，无法满足变频装置快速变化的热负荷需求。

6、4)结构紧凑性差：传统水冷单元采用分体式设计，如整流模块、逆变模块独立配置水冷板，导致体积庞大。例如，某模块化高压变频器水冷单元虽采用竖向布置，但仍需多块水冷板，经济性和维护性受限。

7、5)抗电磁干扰能力弱：大功率电力电子环境中存在强电磁干扰，现有系统供电、采集及控制回路未采取针对性 emc 措施，易出现控制失灵或仪表数据失真。。

8、因此，如何提供一种智能温控防冷凝的冷却模块，能够同时解决现有大功率变频控制装置冷却系统中存在的冷却效率不足、凝露风险高、温控精度不足、结构紧凑性差、抗电磁干扰能力弱、杂质过滤不完善以及管路工艺与密封性不足等技术问题，已经成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种智能温控防冷凝的冷却模块，能够同时解决现有大功率变频控制装置冷却系统中存在的冷却效率不足、凝露风险高、温控精度不足、结构紧凑性差、抗电磁干扰能力弱、杂质过滤不完善以及管路工艺与密封性不足等技术问题。

2、本发明的一个实施例中，提供一种智能温控防冷凝的冷却模块，包括：

3、闭合循环冷却回路，所述闭合循环冷却回路包括内循环回路和外循环回路；

4、所述内循环回路包括通过管路依次连接形成循环回路的被冷却对象接口、主循环泵、板式换热器的内水侧、以及主过滤器，所述内循环回路中还串联有储水罐，所述储水罐内设有浸没式加热棒；

5、所述外循环回路包括通过管路与所述板式换热器的外水侧连接的外水进水口和外水回水口，所述外水进水口与所述板式换热器的外水侧之间设有外水过滤器；

6、智能温控系统，包括设置于所述内循环回路上的温度传感器、设置于模块腔体内的温湿度传感器、以及串联设置于所述外循环回路的进水管路与回水管路之间的电动流量调节阀；

7、所述加热棒和所述电动流量调节阀分别与所述智能温控系统电连接，所述智能温控系统根据所述温度传感器和所述温湿度传感器的检测信号控制所述加热棒和所述电动流量调节阀动作；

8、所述电动流量调节阀为电动球阀，其阀体材质为pph。

9、进一步地，所述外水过滤器和所述主过滤器的过滤精度均为60μm，所述外水过滤器的滤芯材质为pvdf，所述主过滤器的滤芯材质为不锈钢。

10、进一步地，所述储水罐内设有液位开关，所述液位开关与所述主循环泵和所述加热棒的控制回路电连接，用于在液位低于预设值时切断所述主循环泵和所述加热棒的电源。

11、进一步地，所述温度传感器包括设置于所述内循环回路的进水侧的第一温度变送器和设置于所述内循环回路的回水侧的第二温度变送器；所述内循环回路上还设有第一压力变送器和第二压力变送器，所述第一压力变送器设置于所述内循环回路的进水侧，所述第二压力变送器设置于所述内循环回路的回水侧；所述第一温度变送器和所述第二温度变送器的量程为-50℃～80℃，精度为±0.5%，输出4～20ma信号；所述第一压力变送器和所述第二压力变送器的量程为0～10bar，精度为±0.5%，输出4～20ma信号。

12、进一步地，还包括采样控制板，所述采样控制板设有pt100温度信号采集电路、4～20ma压力信号采集电路、数字量输入接口、数字量输出接口和4～20ma模拟量信号输出接口；所述温度传感器通过所述pt100温度信号采集电路与所述采样控制板连接，所述压力传感器通过所述4～20ma压力信号采集电路与所述采样控制板连接，所述电动流量调节阀通过所述4～20ma模拟量信号输出接口与所述采样控制板连接。

13、进一步地，所述板式换热器为波纹平板式换热器，其冷却容量为11kw；所述主循环泵为卧式离心泵，其循环流量为1.5m³/h，扬程为38m，泵体材质为304不锈钢，电机绝缘等级为f级。

14、进一步地，所述冷却模块的管路系统采用316不锈钢管路或pph管路，管路连接处采用自动氩弧焊接结构，焊接处经打磨处理，管路及容器分别经耐压检验，管路检验压力为0.8 mpa～1.0mpa，容器检验压力为工作压力的1.5倍，主回路公称通径为dn25。

15、进一步地，所述冷却模块还包括抗电磁干扰结构，所述抗电磁干扰结构包括：

16、设置于电源输入端的lc滤波器，所述lc滤波器由10μf电容与100mh电感组成，用于衰减10khz～100mhz频段的电磁干扰；

17、设置于控制信号线的双层屏蔽电缆，所述双层屏蔽电缆的外层接地、内层差分传输，屏蔽效能大于60db；

18、以及多点接地的接地系统，柜体通过4mm²铜编织带与接地母线连接，柜体与接地母线之间的连接阻抗小于0.1ω。

19、进一步地，还包括模块箱体，所述模块箱体的外形尺寸为620mm×300mm×580mm，所述模块箱体的底部设有滑轨，背部设有定位销。

20、进一步地，所述智能温控系统被配置为：

21、当所述温度传感器检测到内循环水温低于20℃时，控制所述电动球阀关小以减小外水进入所述板式换热器的流量，并控制所述加热棒启动加热；

22、当所述温湿度传感器检测到环境湿度大于95%或环境温度低于5℃时，触发所述加热棒工作；

23、当所述温度传感器检测到内循环回水温度大于45℃时，控制所述电动球阀开度增大以加大外水流量。

24、本发明所带来的有益效果如下：

25、从上述方案可以看出，本发明实施例提供一种智能温控防冷凝的冷却模块，包括闭合循环冷却回路，所述闭合循环冷却回路包括内循环回路和外循环回路；内循环回路包括通过管路依次连接形成循环回路的被冷却对象接口、主循环泵、板式换热器的内水侧、及主过滤器，内循环回路中串联有储水罐；外循环回路包括通过管路与板式换热器的外水侧连接的外水进水口和外水回水口，外水进水口与板式换热器的外水侧间设有外水过滤器；智能温控系统，包括设置于内循环回路上的温度传感器、设置于模块腔体内的温湿度传感器、及串联设置于外循环回路的进水管路与回水管路之间的电动流量调节阀；智能温控系统根据温度传感器和温湿度传感器的检测信号控制加热棒和电动流量调节阀动作。本发明技术方案，能够同时解决现有大功率变频控制装置冷却系统中存在的冷却效率不足、凝露风险高、温控精度不足、结构紧凑性差、抗电磁干扰能力弱、杂质过滤不完善以及管路工艺与密封性不足等技术问题。