CN104201161A - 一种换流阀组件冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种换流阀组件冷却系统，所述组件由冷却元件和发热元件依次顺序间隔布置组成，组件至少包括两只冷却元件和一只发热元件，所述冷却系统包括至少两条冷却液输送支路，第一支路从顺序布置冷却元件的奇数部分第一只流入，依次升序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分最后一只流出，第二支路从顺序布置冷却元件的偶数部分最后一只流入，依次降序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分第一只流出；或者，第一支路从顺序布置冷却元件的偶数部分第一只流入，依次升序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分最后一只流出，第二只路从顺序布置冷却元件的奇数部分最后一只流入，依次降序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分第一只流出。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子的冷却系统，特别涉及一种基于电力电子器件的换流阀组件冷却系统。
背景技术
换流阀是电力电子设备的核心组件，在运行过程中换流阀内的电力电子器件、阻尼电阻等元件会产生大量热量，若得不到有效散热会导致换流阀运行温度过高，影响整体性能，甚至损坏换流阀。因此，换流阀须配置相应的冷却系统将内部元件产生的热量交换出去，使其工作在合理的温度范围内。
由于换流阀内有多个需要冷却的元件，其内部的冷却管路布置对散热效果、系统可靠性也有很大的影响。现有的冷却系统对换流阀内元件的散热效果不佳，系统可靠性不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种换流阀组件冷却系统，以提高换流阀内元件的散热效果和冷却系统的可靠性。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种换流阀组件冷却系统，所述组件包括依次顺序间隔布置的冷却元件和发热元件，所述组件至少包括两只冷却元件和一只发热元件，所述冷却系统包括至少两条冷却液输送支路，第一支路从顺序布置冷却元件的奇数部分第一只流入，依次升序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分最后一只流出，第二支路从顺序布置冷却元件的偶数部分最后一只流入，依次降序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分第一只流出；或者，第一支路从顺序布置冷却元件的偶数部分第一只流入，依次升序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分最后一只流出，第二只路从顺序布置冷却元件的奇数部分最后一只流入，依次降序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分第一只流出。
其中，所述组件还包括分流器和汇流器，冷却液首先进入所述分流器，经所述分流器分为两个支路，两个支路分别与所述第一支路和第二支路的入口连接，汇流器与所述第一支路和第二支路的出口连接。
其中，所述组件还包括电抗器，冷却液首先进入所述电抗器，经所述电抗器流出后进入所述分流器。
一种换流阀组件冷却系统，所述组件包括依次顺序间隔布置的冷却元件和发热元件，所述组件至少包括两只冷却元件和一只发热元件，所述组件还包括电抗器一和电抗器二；所述冷却系统包括至少两条冷却液输送支路，冷却液分别进入所述电抗器一和电抗器二，经所述电抗器一流出后连接第一支路，经所述电抗器二流出后连接第二支路；第一支路从顺序布置冷却元件的奇数部分第一只流入，依次升序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分最后一只流出，第二支路从顺序布置冷却元件的偶数部分最后一只流入，依次降序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分第一只流出；或者，第一支路从顺序布置冷却元件的偶数部分第一只流入，依次升序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分最后一只流出，第二只路从顺序布置冷却元件的奇数部分最后一只流入，依次降序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分第一只流出。
采用上述方案后，本发明具有以下有益效果：
1)系统的管路结构简单，便于实施；
2)减少了接口数量，降低了发生泄漏的风险，提高了可靠性；
3)组件中每个电力电子器件的热应力基本相同，提高了换流阀组件的利用率；
4)减小了支路管路的流阻，降低了流量。
附图说明
图1为本发明换流阀组件冷却系统一实施例的结构示意图；
图2为本发明换流阀组件冷却系统中冷却液的温升示意图；
图3为本发明换流阀组件冷却系统的一个实施例；
图4为本发明组件包括分流器和汇流器的冷却系统结构实施例；
图5为本发明组件包括一个电抗器的冷却系统结构实施例；
图6为本发明组件包括两个电抗器的冷却系统结构实施例。
其中，R1-R9为冷却元件，H1-H8为发热元件，1为分流器，2为汇流器，L1、L2为电抗器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
本发明实施例提供的一种换流阀组件冷却系统，其组件包括依次顺序间隔布置的冷却元件和发热元件，所述组件至少包括两只冷却元件和一只发热元件，所述冷却系统包括至少两条冷却液输送支路，第一支路从顺序布置冷却元件的奇数部分第一只流入，依次升序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分最后一只流出，第二支路从顺序布置冷却元件的偶数部分最后一只流入，依次降序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分第一只流出；或者，第一支路从顺序布置冷却元件的偶数部分第一只流入，依次升序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分最后一只流出，第二只路从顺序布置冷却元件的奇数部分最后一只流入，依次降序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分第一只流出。
在上述方案中，所述组件还可以包括分流器和汇流器，冷却液首先进入分流器，经分流器分为两个支路，两个支路分别与第一支路和第二支路的入口连接，汇流器与所述第一支路和第二支路的出口连接。分流器的作用是将进入组件的冷却液分为两个支路，在相同进出冷却液温差的条件下减小支路的流量，降低对散热器的要求，汇流器用于汇集两个支路的冷却液。
在上述方案中，所述组件还可以包括电抗器，冷却液首先进入电抗器，经电抗器流出后进入分流器，经分流器分为两个支路，两个支路分别与第一支路和第二支路的入口连接，汇流器与所述第一支路和第二支路的出口连接。电抗器的作用是限制组件中发热元件开通过程的电流上升率、承受冲电压，保护发热元件。
本发明实施例提供的另一种换流阀组件冷却系统，其组件包括依次顺序间隔布置的冷却元件和发热元件，所述组件至少包括两只冷却元件和一只发热元件，所述组件还包括电抗器一和电抗器二；所述冷却系统包括至少两条冷却液输送支路，冷却液分别进入所述电抗器一和电抗器二，经所述电抗器一流出后连接第一支路，经所述电抗器二流出后连接第二支路；第一支路从顺序布置冷却元件的奇数部分第一只流入，依次升序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分最后一只流出，第二支路从顺序布置冷却元件的偶数部分最后一只流入，依次降序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分第一只流出；或者，第一支路从顺序布置冷却元件的偶数部分第一只流入，依次升序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分最后一只流出，第二只路从顺序布置冷却元件的奇数部分最后一只流入，依次降序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分第一只流出。其中，电抗器的作用是限制组件中发热元件开通过程的电流上升率、承受冲电压，保护发热元件。
本发明实施例的换流阀组件冷却系统属于串并联组合结构，采用这种结构能够减少换流阀组件内部冷却系统的接口数量，降低冷却液泄漏风险，提高系统可靠性；另外，采用本发明实施例的方案还能均衡组件内器件的热应力、提高组件利用率的同时，降低支路管路的流量、减小流阻。
以下将基于直流输电系统换流阀，并结合附图对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。本发明虽以直流输电系统换流阀作为说明对象，但并不专门只针对于直流输电系统换流阀，也并非专门只针对换流阀组件的冷却，也适用于具有与换流阀组件类似结构的其他组件的冷却。
图1显示了本发明所述组件冷却系统的一个实施例，组件包括7个散热器(R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7)和6个晶闸管(H1、H2、H3、H4、H5、H6)，散热器和晶闸管按R1、H1、R2、H2、R3、H3、R4、H4、R5、H5、R6、H6、R7的顺序依次间隔布置。所述组件的冷却系统包括两条冷却液输送支路，第一支路W1冷却液从顺序布置散热器的奇数部分第一只散热器R1流入，按R1、R3、R5、R7顺序串联奇数部分散热器，从奇数部分最后一只散热器R7流出；第二支路W2冷却液从顺序布置散热器的偶数部分最后一只散热器R6流入，按R6、R4、R2顺序串联偶数部分散热器，从偶数部分第一只散热器R2流出。
如图2所示，图1中每个支路的冷却液在流经方向上温度不断上升，图2只是示意了温度上升的趋势，实际的温度上升曲线不一定是直线。对于单个晶闸管，虽然其两侧散热器的冷却液温度有可能不同，但总体来说，每个散热器的散热条件是基本相同的。通过上述本发明实施例，均衡了组件中每个晶闸管的散热条件，提高了晶闸管组件的利用率。
图3显示了本发明所述组件冷却系统的另外一个实施例，组件包括8个散热器(R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8)和7个晶闸管(H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7)，散热器和晶闸管按R1、H1、R2、H2、R3、H3、R4、H4、R5、H5、R6、H6、R7、H7、R8的顺序依次间隔布置。所述组件的冷却系统包括两条冷却液输送支路，第一支路W1冷却液从顺序布置散热器的偶数部分第一只散热器R2流入，按R2、R4、R6、R8顺序串联偶数部分散热器，从偶数部分最后一只散热器R8流出；第二支路W2冷却液从顺序布置散热器的奇数部分最后一只散热器R7流入，按R7、R5、R3、R1顺序串联奇数部分散热器，从奇数部分第一只散热器R1流出。
图4显示了本发明所述组件冷却系统的一个变更实例，组件包括6个散热器(R1、R2、R3、R4、R5、R6)和5个晶闸管(H1、H2、H3、H4、H5)，还包括分流器1和汇流器2。散热器和晶闸管按R1、H1、R2、H2、R3、H3、R4、H4、R5、H5、R6的顺序依次间隔布置。所述组件的冷却系统中，冷却液进入分流器1后分为两条支路，第一支路W1从顺序布置散热器的奇数部分第一只散热器R1流入，按R1、R3、R5顺序串联奇数部分散热器，从奇数部分最后一只散热器R5流出，进入汇流器2；第二支路W2从顺序布置散热器的偶数部分最后一只散热器R6流入，按R6、R4、R2顺序串联偶数部分散热器，从偶数部分第一只散热器R2流出，也进入汇流器2。其中，分流器1的作用是将进入组件的冷却液分为两个支路，在相同进出冷却液温差的条件下减小支路的流量，降低对散热器的要求，汇流器2用于汇集两个支路的冷却液。
图5显示了本发明所述组件冷却系统的另外一个变更实施例，组件包括7个散热器(R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9)和8个晶闸管(H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8)，还包括电抗器L1、分流器1和汇流器2。散热器和晶闸管按R1、H1、R2、H2、R3、H3、R4、H4、R5、H5、R6、H6、R7、H7、R8、H8、R9的顺序依次间隔布置。所述组件的冷却系统中，冷却液首先流入电抗器L1，从电抗器L1流出进入分流器1后分为两条支路，第一支路W1从顺序布置散热器的奇数部分第一只散热器R1流入，按R1、R3、R5、R7、R9顺序串联奇数部分散热器，从奇数部分最后一只散热器R9流出，进入汇流器2；第二支路W2从顺序布置散热器的偶数部分最后一只散热器R8流入，按R8、R6、R4、R2顺序串联偶数部分散热器，从偶数部分第一只散热器R2流出，也进入汇流器2。其中，电抗器L1的作用是限制组件中晶闸管开通过程的电流上升率、承受冲电压，保护晶闸管。
图6显示了本发明所述组件冷却系统的再一个变更实施例，组件包括7个散热器(R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7)和6个晶闸管(H1、H2、H3、H4、H5、H6)，还包括电抗器L1、L2。散热器和晶闸管按R1、H1、R2、H2、R3、H3、R4、H4、R5、H5、R6、H6、R7的顺序依次间隔布置。所述组件的冷却系统包括两条冷却液输送支路，第一支路W1冷却液首先流入电抗器L1，从电抗器L1流出后从顺序布置散热器的奇数部分第一只散热器R1流入，按R1、R3、R5、R7顺序串联奇数部分散热器，从奇数部分最后一只散热器R7流出；第二支路W2冷却液首先流入电抗器L2，从电抗器L2流出后从顺序布置散热器的偶数部分最后一只散热器R6流入，按R6、R4、R2顺序串联偶数部分散热器，从偶数部分第一只散热器R2流出。其中，电抗器L1、L2的作用是限制组件中晶闸管开通过程的电流上升率、承受冲电压，保护晶闸管。
综上所述，采用本发明的上述实施方案后，具有至少以下有益效果：
1)系统的管路结构简单，便于实施；
2)减少了接口数量，降低了发生泄漏的风险，提高了可靠性；
3)组件中每个电力电子器件的热应力基本相同，提高了换流阀组件的利用率；
4)减小了支路管路的流阻，降低了流量。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种换流阀组件冷却系统，其特征在于：所述组件包括依次顺序间隔布置的冷却元件和发热元件，所述组件至少包括两只冷却元件和一只发热元件，所述冷却系统包括至少两条冷却液输送支路，第一支路从顺序布置冷却元件的奇数部分第一只流入，依次升序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分最后一只流出，第二支路从顺序布置冷却元件的偶数部分最后一只流入，依次降序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分第一只流出；或者，第一支路从顺序布置冷却元件的偶数部分第一只流入，依次升序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分最后一只流出，第二只路从顺序布置冷却元件的奇数部分最后一只流入，依次降序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分第一只流出。
2.如权利要求1所述的换流阀组件冷却系统，其特征在于：所述组件还包括分流器和汇流器，冷却液首先进入所述分流器，经所述分流器分为两个支路，两个支路分别与所述第一支路和第二支路的入口连接，汇流器与所述第一支路和第二支路的出口连接。
3.如权利要求2所述的换流阀组件冷却系统，其特征在于：所述组件还包括电抗器，冷却液首先进入所述电抗器，经所述电抗器流出后进入所述分流器。
4.一种换流阀组件冷却系统，其特征在于：所述组件包括依次顺序间隔布置的冷却元件和发热元件，所述组件至少包括两只冷却元件和一只发热元件，所述组件还包括电抗器一和电抗器二；所述冷却系统包括至少两条冷却液输送支路，冷却液分别进入所述电抗器一和电抗器二，经所述电抗器一流出后连接第一支路，经所述电抗器二流出后连接第二支路；第一支路从顺序布置冷却元件的奇数部分第一只流入，依次升序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分最后一只流出，第二支路从顺序布置冷却元件的偶数部分最后一只流入，依次降序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分第一只流出；或者，第一支路从顺序布置冷却元件的偶数部分第一只流入，依次升序串联偶数部分冷却元件，从偶数部分最后一只流出，第二只路从顺序布置冷却元件的奇数部分最后一只流入，依次降序串联奇数部分冷却元件，从奇数部分第一只流出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |