[发明专利]一种用于电力电子设备的冷却系统

说明书

本发明提供一种用于电力电子设备的冷却系统，包括蒸发器、气液分离器、压缩机和冷凝装置。其中，蒸发器的出口与气液分离器的入口连接。压缩机的入口与气液分离器的出口连接，压缩机的出口与冷凝装置的入口连接。冷凝装置的出口与蒸发器的入口之间设有节流阀。本发明的提供的用于电力电子设备的冷却系统，能够使蒸发器出口处工质带液的同时确保压缩机吸气端能够吸入不带液的过热蒸汽，因此能够避免蒸发器出口附近的温度急剧升高而导致超出电力电子器件的允许工作温度值和避免较大的温度波动造成器件内部焊接的热疲劳增加故障率，从而能够满足不同环境温度下和不同工况下对冷却系统的不同需求。

技术领域

本发明涉及电力电子设备冷却技术领域，具体涉及一种用于电力电子设备的冷却系统。

背景技术

随着电力电子技术的发展和社会电气化程度的进一步提高，电气设备的散热需求日益提升，随着减重减体积的需求增长，功率密度也在不断提高。水冷已经无法满足过高功率密度的冷却需求，制冷系统被大量应用到电力电子设备中。

目前用于电力电子设备冷却的制冷系统，主要是简单的移植了空调系统的原理，利用高的冷凝压力，提升冷凝温度，再通过节流进行降压，从而可以将蒸发温度控制在低的水平。但是在常规的空调系统应用中，由于压缩机本身的特性，吸气端必须是过热氟利昂蒸汽，带液是绝对不允许的。因此这种系统中的蒸发器，其出口及出口附近，干度都是1，这会带来很大的不稳定因素。由于蒸汽的热容很低，电力电子器件在不同的应用场合中，其变工况的复杂程度决定了其发热量会迅速变化，这时出口附近的温度有可能会急剧升高。一方面，可能其尖峰超出了电力电子器件的允许工作温度值；一方面，较大的温度波动，会带来器件内部焊接的热疲劳，从而增加了故障率。

另一方面，压缩机除了提供系统中冷媒循环的动力以外，还需要对冷媒做功，压缩体积，增大冷媒的压力，使其可以在高温冷源和低温热源之间传热，这个压缩过程是会消耗大量机械能的。但是在很多时候，比如环境温度较低的时候，热源相对冷源，其温度更高，这个时候不再需要压缩改变其沸点，也可以实现传热，系统仅仅需要一个冷媒循环动力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于电力电子设备的冷却系统，能够使蒸发器出口处工质带液的同时确保压缩机吸气端能够吸入不带液的工质，因此能够避免蒸发器出口附近的温度急剧升高而导致超出电力电子器件的允许工作温度值和避免较大的温度波动造成器件内部焊接的热疲劳增加故障率，从而能够满足不同环境温度下和不同工况下对冷却系统的不同需求。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于电力电子设备的冷却系统，包括蒸发器、气液分离器、压缩机和冷凝装置。其中，蒸发器的出口与气液分离器的入口连接。压缩机的入口与气液分离器的出口连接，压缩机的出口与冷凝装置的入口连接。冷凝装置的出口与蒸发器的入口之间设有节流阀。

根据本发明的用于电力电子设备的冷却系统，根据被冷却设备的实时工况，利用节流阀的控制作用，使经过冷凝装置冷凝后的液体工质的流量大于蒸发器完全蒸发所需要的流量，以确保蒸发器的出口及出口附近的工质干度小于1，从而使得出口及出口附近的工质带液。然后带液的蒸汽进入气液分离器进行分离，从而使得分离出的蒸汽能够直接进入压缩机。压缩机出口处的高温高压蒸汽，进入冷凝器完全冷凝之后，通过节流阀节流后进入蒸发器继续循环冷区。由此可见，本发明中的用于电力电子设备的冷却系统，既能够避免蒸发器出口及出口附近的干度为1带来较大的不稳定因素，使得电力电子器件在不同的应用场合中的发热量迅速变化而造成蒸发器出口附近的温度急剧升高甚至超出电力电子器件的允许工作温度值以及较大的温度波动带来电力电子器件内部焊接的热疲劳增加故障率，同时又能避免带液的过热蒸汽进入压缩机对压缩机造成损害。因此能够满足电力电子设备在不同环境温度下和不同工况下对冷却系统的不同需求。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。