CN103578667A - 一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器 - Google Patents

一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器，所述散热器包括散热器主体、晶闸管和电阻，所述散热器主体包括铝质面板、水道和水道壁构成的散热器腔体、进水口以及出水口；所述晶闸管贴合在所述铝质面板的表面，所述进水口和出水口分别设于所述散热器主体的顶部和底部，所述散热器腔体设有两个，且位于所述铝质面板的内部；所述电阻设置在所述水道壁内。本发明提供一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器，将晶闸管和阻尼电阻的散热功能串联整合在一起，具有体积小，散热能力强，结构简单，水容量大，耐压能力强等特点。

Description

一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器
技术领域
本发明涉及一种散热器，具体讲涉及一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器。
背景技术
特高压直流技术的快速发展对我国能源的优化配置起到了重要作用，工程中特高压直流换流阀采用多个晶闸管串联的方式进行换流，使用并联于晶闸管两端阻尼回路很好地解决了其均压的问题。阻尼电容在积累能量后，以脉冲形式释放并消耗在与之串联的阻尼电阻上。因此，阻尼电阻需要具备良好脉冲功率耐受能力以及散热性。
目前投入使用的换流阀阻尼电阻的散热方式主要有两种：一种采用间接水冷方式，首先将热量传至与阻尼电阻接触的散热器表面，后由散热器内部循环冷却水将热量带走；间接水冷方式是用阻尼电阻棒插入散热器内，通过散热器中冷却水间接带走热量的方式散热，这种方式的缺点是：第一，散热能力较弱；第二，散热器体积比较大；第三，散热器耗水量大。另一种采用直接水冷方式，将阻尼电阻布局在PVDF壳体的水路中，冷却水直接接触电阻进行冷却。直接水冷方式散热能力比间接冷却法有所提高，但是还有它的局限性：第一，由于金属电阻直接与水接触，要有专门的防腐电极，增加了结构设计的复杂性；第二，水路的容水量较小，干烧能力差，断流时间一般小于3秒；第三，壳体材料为PVDF，其耐压能力较金属材料差。第四，晶闸管和阻尼电阻散热器设计都是独立的，这样不仅增加了结构整体尺寸，还因为连接接口多而减小了水路连接的可靠性。
晶闸管在工作时功耗很大，导致结温很高。为保证其能够正常工作，必须采用水冷散热器对其进行冷却。晶闸管散热器是换流阀水冷却系统中不可缺少的一个组成部分，其作用是将晶闸管产生的热量通过冷却液携带到系统中，经过二次热交换，将所吸收的热散发到空气中的热交换装置。因此，晶闸管散热器性能的好坏直接影响换流阀的性能效果及其可靠性。
水冷系统在当前被广泛应用于直流输电换流阀冷却中，而晶闸管和阻尼电阻是水冷系统的核心冷却对象之一。因此，晶闸管和阻尼电阻散热器设计的合理性对水冷系统的良好运行起到非常重要的作用。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器，将晶闸管和阻尼电阻的散热功能串联整合在一起，具有体积小，散热能力强，结构简单，水容量大，耐压能力强等特点。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器，所述散热器包括散热器主体、晶闸管和电阻，所述散热器主体包括铝质面板、水道和水道壁构成的散热器腔体、进水口以及出水口；所述晶闸管贴合在所述铝质面板的表面，所述进水口和出水口分别设于所述散热器主体的顶部和底部，所述散热器腔体设有两个，且位于所述铝质面板的内部；所述电阻设置在所述水道壁内。
所述水道包括串联的晶闸管散热水道和阻尼电阻散热水道。
所述阻尼电阻散热水道为螺旋型结构，所述晶闸管散热水道为蛇形结构或螺旋型结构。
所述阻尼电阻散热水道底部为铝质材料，其两侧的水道壁为绝缘材料。
所述晶闸管散热水道的水道壁采用铝质材料，其厚度为5～10mm。
所述电阻包括阻尼电阻和取能电阻；所述阻尼电阻为高压直流输电换流阀用阻尼电阻，所述取能电阻为高压直流输电换流阀用取能电阻。
所述阻尼电阻和取能电阻均通过相应的电阻端子接引线。
所述散热器腔体包括阻尼电阻散热器腔体和晶闸管散热器腔体，两者均与铝质面板采用焊接方式固定。
在压铸前，所述水道的表面做如下工艺处理：
1）进行110目喷砂；
2）电镀，镀层厚度为0.01mm。
所述水道表面的电镀采用高温化学镀镍工艺，流程依次为：接头封闭，除油，去氧化皮，出光，中间层电镀，化学镀镍，钝化，干燥，低温退火；
镀层技术参数如下：厚度：0.008mm；表面硬度：R45；镍含量：93%；光泽：亚光；结合力：薄片弯折试验合格。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、通过将散热器和阻尼电阻串联到一个整体水冷散热器内，节省了特高压直流换流阀模块内部空间，简化了内部结构，减小了换流阀总体积，同时提高了水冷系统接口的可靠性；
2、采用将阻尼电阻与导热绝缘材料紧密接触，冷却水通过水道壁直接将热量带走，与之前介绍间接冷却阻尼电阻的方法相比，冷却效果获得很大程度提升；
3、通过将电阻包裹在导热绝缘材料内的方式，省去了电阻的防腐电极的设计，从而降低了散热器结构复杂性；
4、将散热器腔体及铝质面板焊接，增强了电阻的耐水压能力。
附图说明
图1是本发明实施例中基于阻尼电阻的串联水冷散热器主视示意图；
图2是本发明实施例中基于阻尼电阻的串联水冷散热器仰视示意图；
图3是本发明实施例中基于阻尼电阻的串联水冷散热器A向剖面示意图；
图4是本发明实施例中基于阻尼电阻的串联水冷散热器B向剖面示意图；
其中，1-散热器主体，2-阻尼电阻散热器腔体，3-晶闸管散热器腔体，4-铝质面板，5-晶闸管贴合面，6-进水口，7-出水口，8-阻尼电阻散热水道，9-阻尼电阻散热水道的水道壁，10-取能电阻，11-阻尼电阻，12-晶闸管散热水道，13-晶闸管散热水道的水道壁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器，所述散热器包括散热器主体1、晶闸管和电阻，所述散热器主体1包括铝质面板4、水道和水道壁构成的散热器腔体、进水口6以及出水口7；所述晶闸管贴合在所述铝质面板4的表面，所述进水口6和出水口7分别设于所述散热器主体1的顶部和底部，所述散热器腔体设有两个，且位于所述铝质面板4的内部；所述电阻设置在所述水道壁内。
所述水道包括串联的晶闸管散热水道12和阻尼电阻散热水道8。
所述阻尼电阻散热水道8为螺旋型结构，所述晶闸管散热水道12为蛇形结构或螺旋型结构。
所述阻尼电阻散热水道8底部为铝质材料，其两侧的水道壁9为绝缘材料。
所述晶闸管散热水道的水道壁13采用铝质材料，其厚度为5～10mm。
所述电阻包括阻尼电阻11和取能电阻10；所述阻尼电阻11为高压直流输电换流阀用阻尼电阻，所述取能电阻10为高压直流输电换流阀用取能电阻。
所述阻尼电阻11和取能电阻10均通过相应的电阻端子接引线。
所述散热器腔体包括阻尼电阻散热器腔体2和晶闸管散热器腔体3，两者均与铝质面板4采用焊接方式固定。
在压铸前，所述水道的表面做如下工艺处理：
1）进行110目喷砂；
2）电镀，镀层厚度为0.01mm。
所述水道表面的电镀采用高温化学镀镍工艺，流程依次为：接头封闭，除油，去氧化皮，出光，中间层电镀，化学镀镍，钝化，干燥，低温退火；
镀层技术参数如下：厚度：0.008mm；表面硬度：R45；镍含量：93%；光泽：亚光；结合力：薄片弯折试验合格。
本发明提供的水冷散热器结构比PVDF水电阻散热结构的耐水压能力强。同时上下表面的铝质面板4也是晶闸管的散热接触面，通过强迫对流方式给晶闸管散热。本设计将晶闸管散热器和水冷阻尼电阻串联整合到一个结构中，简化了水冷系统的结构，并减少了水冷系统的接口，从而提高系统可靠性。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：所述散热器包括散热器主体、晶闸管和电阻，所述散热器主体包括铝质面板、水道和水道壁构成的散热器腔体、进水口以及出水口；所述晶闸管贴合在所述铝质面板的表面，所述进水口和出水口分别设于所述散热器主体的顶部和底部，所述散热器腔体设有两个，且位于所述铝质面板的内部；所述电阻设置在所述水道壁内。
2.根据权利要求1所述的基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：所述水道包括串联的晶闸管散热水道和阻尼电阻散热水道。
3.根据权利要求2所述的基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：所述阻尼电阻散热水道为螺旋型结构，所述晶闸管散热水道为蛇形结构或螺旋型结构。
4.根据权利要求3所述的基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：所述阻尼电阻散热水道底部为铝质材料，其两侧的水道壁为绝缘材料。
5.根据权利要求3所述的基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：所述晶闸管散热水道的水道壁采用铝质材料，其厚度为5～10mm。
6.根据权利要求1所述的基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：所述电阻包括阻尼电阻和取能电阻；所述阻尼电阻为高压直流输电换流阀用阻尼电阻，所述取能电阻为高压直流输电换流阀用取能电阻。
7.根据权利要求6所述的基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：所述阻尼电阻和取能电阻均通过相应的电阻端子接引线。
8.根据权利要求1所述的基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：所述散热器腔体包括阻尼电阻散热器腔体和晶闸管散热器腔体，两者均与铝质面板采用焊接方式固定。
9.根据权利要求2所述的基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：在压铸前，所述水道的表面做如下工艺处理：
1）进行110目喷砂；
2）电镀，镀层厚度为0.01mm。
10.根据权利要求9所述的基于阻尼电阻的串联水冷散热器，其特征在于：所述水道表面的电镀采用高温化学镀镍工艺，流程依次为：接头封闭，除油，去氧化皮，出光，中间层电镀，化学镀镍，钝化，干燥，低温退火；
镀层技术参数如下：厚度：0.008mm；表面硬度：R45；镍含量：93%；光泽：亚光；结合力：薄片弯折试验合格。
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