CN102866716B - 高压大容量iegt变流器全数字恒温水冷控制系统 - Google Patents

高压大容量iegt变流器全数字恒温水冷控制系统 Download PDF

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一种高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，主要包括由储液罐、设于IEGT变流器内的IEGT变流器水冷系统、用于驱动IEGT变流器水冷系统中冷却水循环的水泵及其电机构成的冷却水循环系统，还包括温度变送器、恒温冷却控制柜，所述温度变送器设置在所述IEGT变流器水冷系统出水管处，用于检测IEGT变流器水冷系统出水管内冷却水的温度并输出温度信号到恒温冷却控制柜，所述恒温冷却控制柜根据接收到的温度信号输出转速控制信号到所述水泵的电机以调节其转速从而控制所述冷却水循环系统中冷却水的流量。本发明根据温度流出变流器的冷却水的温度控制水泵电机的转速从而控制冷却水的流量，不断使变流器恒温工作，而且避免超量冷却液回流，显著节约了能源。

Description

高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统
技术领域
   本发明属于高压大容量变流器水冷却领域，具体涉及一种高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统。
背景技术
   社会进步推动电力行业飞速发展，高压大容量电力电子装备也跟着发展，在高压大容量电力电子装备中，高压大容量变流器是必备的核心装置。传统的IGBT高压大容量变流器技术己经成熟，而IEGT高压大容量变流器才刚起步。
   变流器在运行时会产生能量消耗，这些损耗在变流器内部会转换成热量，若不及时散去这些热量，会影响变流器的性能甚至损坏变流器。所以，变流器主要包括若干个H桥功率单元外，一般还配有水冷系统。每个H桥功率单元由两个相模块和其他相关元件如电容单元等组成。每个相模块内设有相模块冷却管路，所述相模块冷却管路主要指上分水器、下分水器，以及与上、下分水器管道连通的水冷散热器，所述上、下分水器上都设置冷却水口，以便冷却水通过所述冷却水口进入或流出所述相模块冷却管路，及时带走H桥功率单元中多余的热量。
现有技术中，其水冷系统都是控制冷却循环水的流量、压力，基本不测冷却循环水的温度。在不超压的情况下，加大冷却水流量使变流器降温。如此，驱动冷却水循环的水泵及其电机容量配置较大，冷却水流量一直都很大，造成功耗浪费。
    另外，现有技术中，温度和压力的变送器，常采用模拟检测或控制，其检测精度低，且易受干扰。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种利于节能的、根据IEGT变流器水冷系统中冷却水温度控制冷却水流量的全数字恒温水冷控制系统。
为解决上述技术问题本发明采取如下技术方案，一种高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，主要包括由储液罐、设于IEGT变流器内的IEGT变流器水冷系统、用于驱动IEGT变流器水冷系统中冷却水循环的水泵及其电机构成的冷却水循环系统，其特征在于，还包括温度变送器、恒温冷却控制柜，所述温度变送器设置在所述IEGT变流器水冷系统出水管处，用于检测IEGT变流器水冷系统出水管内冷却水的温度并输出温度信号到恒温冷却控制柜，所述恒温冷却控制柜根据接收到的温度信号输出转速控制信号到所述水泵的电机以调节其转速从而控制所述冷却水循环系统中冷却水的流量。
如果温度变送器所检测到的温度过高，则增大冷却水的流量，以降低变流器的温度，如果温度变送器所检测到的温度偏低，则可适当减缓电机的转速，从而减小冷却水流量，达到节能的目的。所述水泵与储液罐之间设有泄压通道，根据温度调节冷却水流量的过程中，冷却水压力也会发生变化，当压力超限时，经泄压通道减压，有效保护所述冷却水循环系统。
所述水泵与IEGT变流器水冷系统进水管之间设有单向阀,防止IEGT变流器水冷系统内的冷却水回流。
所述冷却水循环系统的储液罐通过电磁阀与总进水管连通，所述电磁阀的开、关信号输入端连接所述恒温冷却控制柜，由恒温冷却控制柜控制是否进水。
所述的温度变送器为一线总线制的集成数字式温度变送器，此种温度变送器体积小，价格便宜，且结构简单，而且应用在此处，还有利于提高精度，减少干扰影响。
所述的IEGT变流器水冷系统包括三相进水管路和三相出水管路，各相进水管路和出水管路与各相中的上、下叠放的若干个H桥功率单元平行设置，各相H桥功率单元内的各相模块内的相模块冷却管路并联在对应的进水管路和出水管路之间，三相进水管路的进水口都与所述IEGT变流器水冷系统的进水管连通，三相出水管路的出水口都与所述IEGT变流器水冷系统的出水管连通。
所述各相H桥功率单元内的各相模块内的相模块冷却管路的进、出水端分别设有快速接头。快速接头在相模块维修断开后能自动关闭，冷却水不外流，接上相模块后，能自打开，使冷却水通路畅通，操作非常方便。
作为本发明的一种具体实施方式：所述的恒温冷却控制柜包括恒温数字控制器和供电及调速单元，其中，所述恒温数字控制器与所述温度变送器相连、接收其发送的温度信号，所述的恒温数字控制器是以嵌入式微电脑为核心的数字信号处理元件，所述微电脑上连接有开关量驱动器，所述开关量驱动器与所述电磁阀连接、控制所述电磁阀的开、关；所述的供电及调速单元由接触器和变频器组成，所述接触器与变频器电连接为变频器供电，所述变频器与所述恒温数字控制器相连接收所述其微电脑输出的对应于温度的变频信号并输出转速控制信号到水泵的电机以控制其转速。
所述微电脑上还扩展有蓝牙接口，用无线传递信息。
有益效果：1）本发明在IEGT变流器水冷系统出水管处设置用于检测IEGT变流器水冷系统出水管内冷却水的温度的温度变送器，根据温度高低通过恒温冷却控制柜控制水泵的电机的转速从而控制所述冷却水循环系统中冷却水的流量，避免超量冷却液回流，显著节约了能源，并且本发明自动化程度高，减轻了操作人员的劳动强度；
2）本发明采用数字温度变送器，抗干扰性能强，提高了变流器水冷系统的可靠性；
3）本发明IEGT变流器水冷系统的排布简单，结构合理，有利于IEGT变流器的模块化生产；在相模块冷却管路的进、出水端分别设置快装接头，大大方便了相模块的拆装维修；
4）本发明的恒温数字控制器采用微电脑作为核心部件，方便扩展多种接口以便扩展更多功能，如用于显示的显示器、用于输入的键盘、方便数据存取的USB接口等；本发明的微电脑上扩展有蓝牙接口，利于将高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统的信息通过蓝牙无线接口传至总控制中心，避免了在高压区的复杂连线，有利于高压大容量IEGT变流器的安全控制。
附图说明
图1是高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统的原理示意图；
图2是IEGT变流器水冷系统的原理框图；
图3是IEGT变流器单个H桥功率单元的原理框图；
图4是恒温冷却控制柜的原理框图。
图中：1-总进水管  2-电磁阀  3-储液罐  4-溢流阀  5-单向阀  6-IEGT变流器水冷系统  7-数字温度变送器  8-恒温数字控制器  9- 供电及调速单元   10-恒温冷却控制柜  11-水泵的电机   12-水泵。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，包括总进水管1、电磁阀2、储液罐3、溢流阀4、单向阀5、IEGT变流器水冷系统6、数字温度变送器7、由恒温数字控制器8和供电及调速单元9组成的恒温冷却控制柜10和水泵12及其电机11。所述储液罐3、水泵12、IEGT变流器水冷系统6依次管道连通构成IEGT变流器的冷却水循环系统。
总进水管1是接收处理后的冷却水，冷却水由此管道通过电磁阀2接入储液罐3，供变流器使用。
电磁阀2，它与总进水管1和储液罐3相连，是一种由开关量控制的开关式电磁阀，在恒温数字控制器8输出的开、关信号K的控制下，开启时给储液罐3供水，无需供水时关闭。
储液罐3是用于储存冷却水的罐状容器，冷却水从其底部输出到水泵12。
水泵12是一种低扬程、低压力的离心泵，其冷却水输出端通过单向阀5连通IEGT变流器水冷系统的进水管。
单向阀5是一机械式单相阀，只有水泵12出口冷却水压力大于IEGT变流器水冷系统内的压力时，冷却水才流入IEGT变流器水冷系统中，当压力状态相反时，单相阀5截止，保证冷却水不回流。
溢流阀4是一种机械式压力自控阀，设于连通水泵12冷却水输出端与储液罐3之间的管路上，水泵12出口压力超限时，自动打开，部分冷却水流回储液罐3，作为水泵12的泄压通道。
数字温度变送器7是一种一线总线制的集成数字式温度变送器，设于IEGT变流器水冷系统6出水管处，测量流出变流器的冷却水的温度，并经通讯线将温度信号T传递给恒温冷却控制柜10中的恒温数字控制器8，经决策后，发送对应于温度的变频信号到供电及调速单元9中的变频器，变频器与水泵12的电机11相连，根据变频信号输出转速控制信号到电机11以控制其转速，进而调节变流器输出的冷却水的温度，并按预先设定的温度进行连续控制，从而控制所述冷却水循环系统中的冷却水的流量。在温度调节过程中，水泵12内的压力也会随之变化，当压力超限时，经溢流阀4泄压。
如图2所示，本实施例的变流器包括三相，每相主要由若干个H桥功率单元构成。每个H桥功率单元由两个相模块和其他相关元件组成。每个相模块内设有相模块冷却管路。如图2、3所示，本实施例的处于变流器内的IEGT变流器水冷系统包括A、B、C三相进水管路和A、B、C三相出水管路，各相进水管路和出水管路与各相中的若干个H桥功率单元平行设置，各相H桥功率单元内的各相模块内的相模块冷却管路并联在对应的进水管路和出水管路之间，三相进水管路的进水口都与所述IEGT变流器水冷系统的进水管连通，三相出水管路的出水口都与所述IEGT变流器水冷系统的出水管连通。且所述各相H桥功率单元内的各相模块内的相模块冷却管路的进、出水端分别设有快速接头。快速接头在相模块维修断开后能自动关闭，冷却水不外流，接上相模块后，能自打开，使冷却水通路畅通，操作非常方便。
如图4所示，为本发明的恒温冷却控制柜10包括恒温数字控制器8和供电及调速单元9。
所述的恒温数字控制器8是一种以嵌入式微电脑为核心的数字信号处理元件，包括嵌入式微电脑、键盘、液晶显示器、数字量接口、开关量驱动器、RS-485、USB、蓝牙接口、电源等。
所述的嵌入式微电脑，是一种由DSP组成的篏入式数字控制器，其通过所述数字量接口接收数字温度变送器7发送的温度信号T。所述的开关量驱动器接收微电脑发送的数字信号，经其内部的功率电子装置转换成能带动执行机构电磁阀2的开、关控制电信号。
所述的RS-485是一通用的通讯接口，通过内部总线与嵌入式微电脑相连，本系统中，微电脑通过气给变频器发送变频控制信号，以改变水泵12的电机11的转速，进而改变冷却水流量，使冷却水温度达到设定值。
所述的USB接口，通过内部总线与嵌入式微电脑相连，用于信息设定或转存。
所述的蓝牙接口，通过内部总线与嵌入式微电脑相连，用于无线传递信息。因为变流器是高压（10kV～35 kV）区，将高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统的信息，通过蓝牙无线接口传至总控制中心。
所述的电源，是一种开关式直流电源，输出﹢5V和﹢24V电压，其中，﹢5V供嵌入式微电脑使用，﹢24V供给开关量驱动器。
所述的供电及调速单元9主要由变频器和接触器组成。接触器带电控功能，接受380V，20A的交流电源，为变频器供电。
变频器是一种380V供电的泵用变频器，接收恒温数字控制器8通过RS-485通讯口送来的对应于温度的变频控制信号，使变频器频率改变，进而改变了水泵12的电机11的转速，即改变冷却水的流速，使变流器冷却水出口的温度改变，达到恒温冷却的目的。
   本发明的具体实施方式不限如此。本发明的高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统还可以应用到多种类似的高压大容量变流器水冷却系统上。

Claims (7)

1.一种高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，主要包括由储液罐、设于IEGT变流器内的IEGT变流器水冷系统、用于驱动IEGT变流器水冷系统中冷却水循环的水泵及其电机构成的冷却水循环系统，其特征在于，还包括温度变送器、恒温冷却控制柜，所述温度变送器设置在所述IEGT变流器水冷系统出水管处，用于检测IEGT变流器水冷系统出水管内冷却水的温度并输出温度信号到恒温冷却控制柜，所述恒温冷却控制柜根据接收到的温度信号输出转速控制信号到所述水泵的电机以调节其转速从而控制所述冷却水循环系统中冷却水的流量；所述水泵与储液罐之间设有泄压通道；所述的温度变送器为一线总线制的集成数字式温度变送器。
2.根据权利要求1所述的高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，其特征在于，所述水泵与IEGT变流器水冷系统进水管之间设有单向阀。
3.根据权利要求2所述的高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，其特征在于，所述冷却水循环系统的储液罐通过电磁阀与总进水管连通，所述电磁阀的开、关信号输入端连接所述恒温冷却控制柜。
4.根据权利要求3所述的高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，其特征在于，所述的IEGT变流器水冷系统包括三相进水管路和三相出水管路，各相进水管路和出水管路与各相中的上、下叠放的若干个H桥功率单元平行设置，各相H桥功率单元内的各相模块内的相模块冷却管路并联在对应的进水管路和出水管路之间，三相进水管路的进水口都与所述IEGT变流器水冷系统的进水管连通，三相出水管路的出水口都与所述IEGT变流器水冷系统的出水管连通。
5.根据权利要求4所述的高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，其特征在于，所述各相H桥功率单元内的各相模块内的相模块冷却管路的进、出水端分别设有快速接头。
6.根据权利要求5所述的高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，其特征在于，所述的恒温冷却控制柜包括恒温数字控制器和供电及调速单元，其中，所述恒温数字控制器与所述温度变送器相连、接收其发送的温度信号，所述的恒温数字控制器是以嵌入式微电脑为核心的数字信号处理元件，所述微电脑上连接有开关量驱动器，所述开关量驱动器与所述电磁阀连接、控制所述电磁阀的开、关；所述的供电及调速单元由接触器和变频器组成，所述接触器与变频器电连接为变频器供电，所述变频器与所述恒温数字控制器相连接收所述其微电脑输出的对应于温度的变频信号并输出转速控制信号到水泵的电机以控制其转速。
7.根据权利要求6所述的高压大容量IEGT变流器全数字恒温水冷控制系统，其特征在于，所述微电脑上扩展有蓝牙接口。
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