[实用新型]一种变流器冷却装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力设备领域，尤其涉及一种变流器冷却装置。

背景技术

随着电力电子技术的发展，大功率变流器（包括风电变流器、光伏逆变器）的结构设计越来越紧凑，这样，一方面造成热量越来越集中，另一方面造成散热更加困难。过去解决之道通常是将变流器中的发热元件（如IGBT，整流桥）等安装在铜（铝）制的散热器上，并在该散热器的柜（壳）体上加装风扇，配合设计的风道让热量散到外部。但是随着功率密度的提高，变流器发热量的增大，风冷已经不能满足散热的要求。近年来，水冷散热技术有了飞速的发展，它不但在散热效果上超过了如风冷、热管等散热方式，在噪音控制，应用环境适应性等方面也达到了良好的效果。因此，在大功率，高功率密度的电力电子产品的散热上，水冷散热技术得到广泛的运用。

在采用水冷散热以后，为了使变流器机柜的密封IP等级可以做得更高，同时也为了满足各种恶劣环境的使用要求，除了高热流密度的IGBT采用直接水冷的散热方式以外（通过液冷散热器将IGBT的热量散发到机柜外），变流器机柜内部的其它发热元件（包括电感、铜排、接触器、断路器、电容模块、熔丝等等）通常采用先将热量传递给变流器机柜内部的空气，被加热后的空气在风机的驱动下进入变流器柜内的气液热交换器，由于温差的作用，空气的热量将传递给气液热交换器，气液热交换器的热量将进一步地传递给气液热交换器的冷却液，流动的冷却液将该热量带出变流器机柜，进入外部的热交换器中（通常为风冷式的热交换器），最终由该外部的热交换器将热量传递到大气中，从而达到冷却的目的，如图1所示。

根据热力学第一定律，热量只能从高温物体传递到低温物体。上述所叙述的热量传递过程中，由于热阻的存在，变流器机柜内发热元件的温度必须大于机柜内的空气温度，机柜内的空气温度必须大于气液热交换器的温度，气液热交换器的温度必须大于冷却液的温度；同样的，变流器机柜内的冷却液温度必须大于外界的环境温度，才能满足热量从柜内的发热元件传递到变流器外界空气的过程。

因此，机柜内的空气温度一般会比外界环境温度高10度～30度，局部区域甚至会更高。例如当外界环境温度为45度的时候，机柜内的空气温度将达到70度甚至更高。

众所周知，影响器件使用寿命和可靠性的主要因素之一是其所使用的环境温度。采用水冷散热的变流器，其柜内空气温度比外界环境温度要高很多，为了保证器件的使用寿命和可靠性，一般需要使用非标耐高温的器件来解决，而采用非标耐高温的器件的成本将成倍增加。但是如果不使用耐高温器件，变流器将会频繁的出现各种故障，器件的定期更换和定期维护成本将更高。

实用新型内容

本实用新型针对现有使用水冷散热的变流器，其柜内空气温度比外界环境温度要高很多，降低了机柜内元器件的使用寿命和可靠性，增加了变流器的制造成本以及维护成本的问题，提供一种变流器的冷却系统。

本实用新型就其技术目的所提供的解决方案如下：

本实用新型提供了一种变流器冷却装置，用于变流器，所述变流器包括功能柜和功率柜，所述功能柜的侧面与所述功率柜的侧面贴合在一起；所述功能柜内部形成有功能柜容置空间，该功能柜容置空间中容置有变流器功能元器件；

所述变流器冷却装置包括进液管道和出液管道；所述功率柜内部形成有功率柜容置空间，所述进液管道和所述出液管道贯穿该功率柜，并伸入所述功率柜容置空间中；所述功率柜容置空间设有功率模块容置空间和电感器容置空间；所述功率模块容置空间中设置有功率模块，所述电感器容置空间中设置有电感器；

所述变流器冷却装置还包括设置于所述功率模块容置空间中用于给所述功率模块散热的液冷散热器，该液冷散热器具有液冷散热器进液口和液冷散热器出液口；所述功率模块设置在所述液冷散热器上；

所述变流器冷却装置还包括设置于所述变流器内的用于给所述变流器功能元器件和所述电感器散热的液冷装置，该液冷装置包括冷凝器、压缩机以及蒸发器；所述冷凝器、所述蒸发器和所述压缩机通过管路连接成第一封闭回路；该第一封闭回路中设有制冷剂；所述冷凝器具有冷凝器进液口和冷凝器出液口；

所述液冷散热器进液口和所述冷凝器进液口分别与所述进液管道连通；所述液冷散热器出液口和所述冷凝器出液口分别与所述出液管道连通；

所述变流器内部还设置有用于产生循环气流的风机。

本实用新型上述的变流器冷却装置中，所述冷凝器和所述压缩机设置在所述电感器容置空间中所述电感器的侧部；

所述液冷装置包括多个所述蒸发器，该多个蒸发器分别设置在所述功能柜容置空间和所述电感器容置空间中；