[实用新型]一种变流器冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用蒸发冷却技术的变流器冷却系统。

背景技术

当前大功率变流器液冷技术普遍采用基于对流换热原理的密闭式液冷技术，冷却原理如图1所示，当密闭式水冷系统运行时，冷却液在循环泵的作用下，使冷却液由变流器进水口进入变流器内部的冷却系统，流经变流器内部冷却系统后将变流器内部产生的热量由出水口带出，之后再使冷却液流经水风换热器使其与外部环境进行换热，最后将冷却液再次流经变流器。这样循环后可使变流器内部温度降低到产品的使用要求，达到散热的目的。

从冷却能力上来讲，上述液冷却系统性能优异。但却存在如下一些缺陷：(1)冷却系统依靠循环泵进行驱动，存在动力系统，噪音大、寿命低；(2)变流器内部冷却能力依靠液体的流速，限制了变流器的内部水路设计，不利于提高变流器功率密度；(3)由于普通水是导电介质，在高压变流器上使用时，必须使用纯净水或者去离子水，需要水的纯化处理装置，系统复杂，纯水处理装置价格昂贵；(4)放置野外的变流器为了防止冬季水结冰，需要在纯水中加入乙二醇的防冻液，防止水结冰，然而乙二醇具有很强的腐蚀性，容易造成金属结构件的腐蚀，导致寿命和安全问题；(5)冷却系统含内外两重水循环系统及水的纯化系统，系统复杂；(6)整套系统功耗高，不利于提高变流器的整体效率。

另外，也有采用风扇或风机冷却的风冷技术，但是根据传热学理论，液体的导热系数远大于空气的导热系数，所以液冷的效果要明显优于空冷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变流器冷却系统，以解决现有水冷或风冷技术必须配置相应动力系统及结构复杂等问题。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种变流器冷却系统，包括用于放置变流器的发热设备IGT模块和电抗器的冷却箱体及设置于冷却箱体上方的冷凝器，所述冷却箱体为密闭结构且内部充设有蒸发冷却工质，通过出气管和回流管与冷凝器相连通；冷却箱体的内部用于设置电抗器，其箱体表面用于贴设IGBT模块。

所述冷却箱体采用铝合金材质。

所述蒸发冷却工质的沸点温度为55-65℃。

本实用新型的变流器冷却系统采用相变换热，换热效率高；无旋转动力系统，无泵自循环，自调节，自适应，安全可高；冷却工质冰点低，无需考虑防冻问题，特别适合于野外工作的变流器；采用高绝缘冷却工质，无毒、不燃、不爆；无需水的纯化系统，装置简单可靠；低噪音、低功耗。该冷却系统可以极大的提高变流器的功率密度。

附图说明

图1是变流器密闭式液冷系统原理框图；

图2是变流器冷却散热系统结构示意图；

图3是IGBT模块安装示意图；

图4是电抗器安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

根据传热学理论，液体的导热系数远大于空气的导热系数，所以液冷的效果要明显优于空冷。但无论是液冷还是空冷，从其冷却实质上讲都是利用流体的单相对流换热来实现冷却。

蒸发冷却技术是利用低沸点介质的汽化潜热实现与被冷却对象的热量交换，其单位质量冷却介质的吸热能力远大于传统的比热换热方式(如空冷、氢冷、水冷和油冷方式)，特别适合于解决发热严重、对冷却系统要求较高的变流器冷却问题。本实用新型结合低沸点液体的蒸发冷却技术，提出了一种新型变流器冷却换热系统。

如图2所示为本实用新型变流器冷却系统实施例结构示意图，由图可知，该系统包括用于放置变流器的发热设备IGT模块和电抗器的冷却箱体1及设置于冷却箱体上方的冷凝器2，冷却箱体为密闭结构且内部充设有蒸发冷却工质，通过出气管3和回流管4与冷凝器相连通。其中，冷却箱体1位于变流器内部，而冷凝器2作为二次冷却设备放置于变流器外部，且冷凝器高度高于冷却机箱，利用重力原理实现汽液循环。

IGBT模块采用表面贴敷方式固定于冷却箱体的外表面，如图3所示；电抗器采用上下垂直布置方式浸泡在冷却箱体的蒸发冷却工质中，如图4所示。

本实施例冷却箱体采用导热系数高的铝合金材质，根据IGBT壳温一般小于80℃的要求，冷却工质的沸点温度可以在55-65℃之间选择。