一种中压三电平变流器用高效高防护级散热系统的制作方法

1.本实用新型属于电力电子技术领域，涉及三电平变流器散热结构，特别涉及一种中压三电平变流器用高效高防护级散热系统。


背景技术：

2.随着工业电力系统的高速发展，各种mva级大容量电力电子装置在冶金、机车电力牵引、大型船舶电力推进和电厂发电机励磁系统中应运而生。其总损耗至少也在几十至几百千瓦之间。由于大功率器件功耗较大，在使用时通常采用水冷散热；其他发热件如板卡、铜排等采用强迫风冷散热。
3.以中压三电平整流单元电器柜为例，上、中、下三个igct相模块采用水冷系统，同时，安装在柜顶的冷却风机将空气从前门下方吸入再排出柜外，如果空气中灰尘过多或者进风口过滤网更换频率太低，会导致变频器内部积灰，造成igct元器件触发紊乱，如果空气湿度过大，还会造成不同电位的绝缘件出现滑闪放电，最终导致严重的短路放电。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，通过在柜体内完成风、水换热，即可将变流器整体密闭进而大幅提高产品防护等级，解决现有的风冷散热产生积灰、爬电击穿的问题，另一方面将冷凝水排放至柜体外，干燥了柜内空气，可显著提升柜内金属器件防腐蚀性能。
5.本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
6.一种中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，包括三电平变流器功率柜，其特征在于：所述三电平变流器功率柜的前排自上而下依次设置有直流母排电容、pcb板卡及igct功率单元，所述三电平变流器功率柜的后排自上而下依次设置有功率铜排及水冷电抗器，所述三电平变流器功率柜的顶端中央安装有风机盘管，所述风机盘管包括壳体、单相电机、离心式风扇及冷凝器，所述冷凝器设置于所述壳体内，所述壳体的进风口一端安装所述单相电机及离心式风扇，所述壳体的进风口靠近功率铜排一侧，所述壳体的出风口靠近pcb板卡一侧，所述冷凝器的进水管及出水管均与外部水冷柜连接。
7.而且，所述pcb板卡安装于所述三电平变流器功率柜的钣金件上，所述钣金件与三电平变流器功率柜的柜门形成风道，所述风道对应所述风机盘管的出风口。
8.而且，所述风机盘管上设置有冷凝水管，所述冷凝水管连接至三电平变流器功率柜外部。
9.而且，所述离心式风扇的个数为2个，分别对称设置于所述单相电机两侧。
10.而且，所述三电平变流器功率柜采用全密封设计。
11.本实用新型的优点及有益效果为：
12.1、本实用新型的中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，在三电平变流器功率柜内通过热空气与冷水的换热，即可实现功率柜内散热元器件的散热问题，同时即可将
三电平变流器功率柜设计为全密封，大幅提高设备防护等级，气体在内部循环，不与外部接触，因此防尘防积灰效果显著。
13.2、本实用新型的中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，实现系统冷凝水外排，可干燥柜内空气，改善柜内金属件的防腐蚀环境，从而大幅提高结构件使用寿命。
14.3、本实用新型的中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，出风口冷却空气面对pcb板卡，降低pcb板卡周围空气环境，可提高pcb板卡运行可靠性。
15.4、本实用新型的中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，热量产生后向上传递，风机盘管安装在柜内顶部也能提高散热效率。
附图说明
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实用新型的风机盘管结构示意图。
18.附图标记说明
19.1-风机盘管，2-直流母线电容，3-igct功率单元，4-功率铜排，5-水冷电抗器，6-pcb板卡，7-冷凝器、8-单相电机、9-离心式风扇、10-进风口、11-冷凝水管、12-出水管、13-进水管、14-出风口。
具体实施方式
20.下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
21.一种中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，包括三电平变流器功率柜，其创新之处在于：所述三电平变流器功率柜的前排自上而下依次设置有直流母排电容2、pcb板卡6及igct功率单元3，所述三电平变流器功率柜的后排自上而下依次设置有功率铜排4及水冷电抗器5，所述三电平变流器功率柜的顶端中央安装有风机盘管1，所述风机盘管包括壳体、单相电机8、离心式风扇9及冷凝器7，所述冷凝器设置于所述壳体内，所述壳体的进风口10一端安装所述单相电机及离心式风扇，所述壳体的进风口靠近功率铜排一侧，所述壳体的出风口14靠近pcb板卡一侧，所述冷凝器的进水管13及出水管12均与外部水冷柜连接。
22.三电平变流器功率柜采用全密封设计，在三电平变流器功率柜内通过热空气与冷水的换热，即可实现功率柜内散热元器件的散热问题，同时即可将三电平变流器功率柜设计为全密封，大幅提高设备防护等级，气体在内部循环，不与外部接触，因此防尘防积灰效果显著。
23.pcb板卡安装于所述三电平变流器功率柜的钣金件上，所述钣金件与三电平变流器功率柜的柜门形成风道，所述风道对应所述风机盘管的出风口，降低pcb板卡周围空气环境，可提高pcb板卡运行可靠性。
24.风机盘管上设置有冷凝水管11，所述冷凝水管连接至三电平变流器功率柜外部，实现系统冷凝水外排，可干燥柜内空气，改善柜内金属件的防腐蚀环境，从而大幅提高结构件使用寿命。
25.离心式风扇的个数为2个，分别对称设置于所述单相电机两侧，强化风扇的吹风效
果，保证柜体内热风的快速有效换热降温，保证散热效果。
26.本实用新型的工作原理为：
27.如图1箭头所示为三电平变流器功率柜内控球流动方向，风机盘管出风口出来的冷风分成两路，一路经过pcb板卡侧的风道后进入igct功率单元，过igct功率单元后向上经过功率铜排，最终进入风机盘管的进风口，此路带走pcb板卡和功率铜排的热量；另外一路经由直流母线电容后进入igct功率单元，经过功率铜排后进入风机盘管的进风口，此路带走直流母线电容和功率铜排的热量；最终两路的热风进入风机盘管经过盘管内的冷凝器进行气液两相换热后由出风口吹出冷风。
28.整个系统不存在外部进出风问题，气体在柜体内部进行循环，液体在柜内和柜外水冷柜之间进行循环，因此柜子可以做到较高防护等级。
29.尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。


技术特征：
1.一种中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，包括三电平变流器功率柜，其特征在于：所述三电平变流器功率柜的前排自上而下依次设置有直流母排电容、pcb板卡及igct功率单元，所述三电平变流器功率柜的后排自上而下依次设置有功率铜排及水冷电抗器，所述三电平变流器功率柜的顶端中央安装有风机盘管，所述风机盘管包括壳体、单相电机、离心式风扇及冷凝器，所述冷凝器设置于所述壳体内，所述壳体的进风口一端安装所述单相电机及离心式风扇，所述壳体的进风口靠近功率铜排一侧，所述壳体的出风口靠近pcb板卡一侧，所述冷凝器的进水管及出水管均与外部水冷柜连接。2.根据权利要求1所述的中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，其特征在于：所述pcb板卡安装于所述三电平变流器功率柜的钣金件上，所述钣金件与三电平变流器功率柜的柜门形成风道，所述风道对应所述风机盘管的出风口。3.根据权利要求1所述的中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，其特征在于：所述风机盘管上设置有冷凝水管，所述冷凝水管连接至三电平变流器功率柜外部。4.根据权利要求1所述的中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，其特征在于：所述离心式风扇的个数为2个，分别对称设置于所述单相电机两侧。5.根据权利要求1所述的中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，其特征在于：所述三电平变流器功率柜采用全密封设计。

技术总结
本实用新型涉及一种中压三电平变流器用高效高防护级散热系统，风机盘管出风口出来的冷风一路经过PCB板卡侧的风道后进入IGCT功率单元，过IGCT功率单元后向上经过功率铜排，最终进入风机盘管的进风口，此路带走PCB板卡和功率铜排的热量；另外一路经由直流母线电容后进入IGCT功率单元，经过功率铜排后进入风机盘管的进风口，此路带走直流母线电容和功率铜排的热量；最终两路的热风进入风机盘管经过盘管内的冷凝器进行气液两相换热后由出风口吹出冷风，解决现有的风冷散热产生积灰、爬电击穿的问题，另一方面将冷凝水排放至柜体外，干燥了柜内空气，可显著提升柜内金属器件防腐蚀性能。能。能。


技术研发人员：田凯 陈玉杰 俞智斌 袁媛 李楠 蔡维 李晓燕
受保护的技术使用者：天津天传电气传动有限公司
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2022/6/3