CN106507643A - 一种用于直流转换器的循环散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于直流转换器的循环散热系统，包括：绝缘管总管、绝缘管分管、补液器、补液开关、驱动装置、液位监测装置、外部液态金属管和至少一个散热单元；每两个散热单元之间均通过绝缘管总管相连通；散热单元与绝缘管总管形成循环回路；绝缘管总管上设有驱动装置、液位监测装置和外部液态金属管；绝缘管分管与绝缘管总管相连通，绝缘管分管上依次设有补液器和补液开关。本发明提供的系统，通过液态金属在循环回路内的循环流动即可将热量排出；且该系统通过液位监测装置，实时监测绝缘管总管内液态金属的液位变化，保证该系统的持续、高效的散热工作。因此，本发明提供的系统，具有工作持续、散热快、效率高、功耗低、体积小等优点。

Description

一种用于直流转换器的循环散热系统

技术领域

本发明涉及循环散热技术领域，特别涉及一种用于直流转换器的循环散热系统。

背景技术

随着全社会的发展，化石能源大量开发利用，导致资源紧张、环境污染、气候变化等问题突出，对人类在利用能源方面造成了严峻的挑战。而构建全球能源互联网级智能电网，可实现多种新能源风能、太阳能、海洋能等清洁能源高效汇集与传输，并网消纳是解决全球资源紧张、环境污染、气候变化等问题的有效途径。其中，采用特高压、超高压交直流混合输电技术是其有效的途径。而对于更高电压等级、更大容量、更低损耗和更低成本的电力电子器件及技术来说已经成为当前重要的前提。电力电子器件主要是功率传输装置，其关键的器件是直流转换器，直流转换器主要是GTO、晶闸管和IGBT等器件，这些器件的性能制约主要是由于散热问题。

目前，现有的针对直流转换器采用的散热系统，主要包括风冷散热的方式和水冷散热的方式。其中，风冷散热方式效率较高，但为了增加散热面积，一般需要散热设备的体积较大，使用环境有一定的局限性。而水冷散热的方式主要采用液体冷却来进行散热，在大功率的设备中应用广泛。

但是，由于采用风冷散热的方式需要占用较大的空间，而采用水冷散热的方式时，液体的含量随着热量的散发而变少，由于无法准确了解液体的含量以判断是否适合继续进行散热，若继续工作则达不到好的散热效果。因此，现有的散热系统中具有体积大、液体含量无法准确了解、散热效果不好、使用不方便等缺点。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种用于直流转换器的循环散热系统，以解决现有的散热系统中具有体积大、液体含量无法准确了解、散热效果不好、使用不方便等缺点的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种用于直流转换器的循环散热系统，包括：绝缘管总管、绝缘管分管、补液器、补液开关、驱动装置、液位监测装置、外部液态金属管和至少一个散热单元，其中，

每两个所述散热单元之间均通过所述绝缘管总管相连通；

所述散热单元与所述绝缘管总管形成循环回路；

所述绝缘管总管上设有所述驱动装置、所述液位监测装置和所述外部液态金属管；

所述外部液态金属管设置于所述驱动装置和所述液位监测装置之间；

所述驱动装置，用于控制所述绝缘管总管内液体的流动；

所述液位监测装置，用于监控所述绝缘管总管内液体的液位，并发送控制信号；

所述外部液态金属管，用于将所述液体吸收的热量排出；

所述绝缘管分管与所述绝缘管总管相连通，所述绝缘管分管上依次设有所述补液器和所述补液开关；

所述补液开关，用于接收所述控制信号，并控制所述补液器的开启和关闭；

所述补液器，用于向所述绝缘管总管内补充所述液体。

优选地，所述散热单元包括数个散热管、数个绝缘管支管和数个高温固化液态金属安装座；每两个所述散热管之间通过所述绝缘管支管相连接，形成封闭空间；所述高温固化液态金属安装座设置于所述封闭空间内；所述散热单元通过所述绝缘管支管与所述绝缘管总管相连通。

优选地，所述系统还包括：设置在所述绝缘管总管上的密度传感发射器，所述密度传感发射器设置于所述驱动装置和所述散热单元之间，所述密度传感发射器用于检测所述液体的密度和电导率，并发送控制信号。

优选地，所述系统还包括：热量转换基板，所述热量转换基板设置在所述绝缘管总管上；所述热量转换基板用于固定所述外部液态金属管。

优选地，所述系统还包括：外部散热管，所述外部散热管与固定于所述热量转换基板上，所述外部散热管用于吸收所述外部液态金属管内液体的热量。

优选地，所述液体为液态金属。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供了一种用于直流转换器的循环散热系统，包括：绝缘管总管、绝缘管分管、补液器、补液开关、驱动装置、液位监测装置、外部液态金属管和至少一个散热单元；每两个所述散热单元之间均通过所述绝缘管总管相连通；所述散热单元与所述绝缘管总管形成循环回路；所述绝缘管总管上设有所述驱动装置、所述液位监测装置和所述外部液态金属管；所述绝缘管分管与所述绝缘管总管相连通，所述绝缘管分管上依次设有所述补液器和所述补液开关。本发明提供的系统，通过绝缘管总管与散热单元的绝缘管支管形成循环回路，占用空间小；将绝缘总管内充满液态金属，液态金属在循环回路内的循环流动，即可将直流转换器散发的热量排出，无需使用其他设备提供能源支持，功耗小；且该系统在绝缘管总管上设置的液位监测装置，实时监测绝缘管总管内液态金属的液位变化，当液位变化超过安全阈值时，发送控制信号至补液开关，以开启补液器向绝缘管总管内补充液态金属，从而保证该系统的持续、高效的散热工作。因此，本发明提供的系统，具有工作持续、散热快、效率高、功耗低、体积小等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例示出的一种用于直流转换器的循环散热系统的结构示意图；

图2为本发明实施例示出的一种用于直流转换器的循环散热系统的实施场景示意图。

图示说明：

其中，1-直流转换器系统，2-本发明提供的散热系统，3-换流变，4-直流转换器，5-导线，6-绝缘管支管，7-高温固化液态金属安装座，8-散热管，9-绝缘管总管，10-密度传感发射器，11-驱动装置，12-绝缘管分管，13-补液开关，14-补液器，15-液位监测装置，16-热量转换基板，17-外部液态金属管，18-外部散热管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，根据本发明实施例提供的一种用于直流转换器的循环散热系统，包括：绝缘管总管9、绝缘管分管12、补液器14、补液开关13、驱动装置11、液位监测装置15、外部液态金属管17和至少一个散热单元，其中，

每两个所述散热单元之间均通过所述绝缘管总管9相连通；

所述散热单元与所述绝缘管总管9形成循环回路；

其中，所述散热单元包括数个散热管8、数个绝缘管支管6和数个高温固化液态金属安装座7；每两个所述散热管8之间通过所述绝缘管支管6相连接，形成封闭空间；所述高温固化液态金属安装座7设置于所述封闭空间内；所述散热单元通过所述绝缘管支管6与所述绝缘管总管9相连通。

本发明实施例提供的散热系统，用于解决直流转换器的散热问题。该散热系统由绝缘管总管9和散热单元构成循环回路，以进行循环散热。该系统中可包括多组散热单元，散热单元的具体数量可根据直流输电工程中使用的直流转换器4的数量而定。

图2为本发明提供的散热系统的实施场景图，实际使用时，将直流输电工程中使用的直流转换器系统1接入本发明提供的散热系统2中，该直流转换器系统1包括直流转换器4、导线5和换流变3；换流变3设置于导线5上，每一散热单元均设置有直流转换器4，每两个直流转换器4之间均通过导线5相互连接。其中，本实施例中直流转换器系统1包括但不限于12型脉动直流转换器系统，本发明实施例提供的系统还适用于其他型号的直流转换器系统。

图2中示例性的示出了四组散热单元，每两个散热单元之间通过绝缘管支管6相连通，两端的散热单元通过绝缘管总管9相连通，形成循环回路；该系统使用的各零部件体积均较小，因此该系统使用时占用空间小。散热单元还可设置其他更多数量，本发明实施例不做具体限定。

散热单元内包括数个散热管8和绝缘管支管6，每两个散热管8之间通过两个绝缘管支管6相连接，形成封闭空间以包围住直流转换器4；散热管8用于吸收直流转换器4在工作时散发的热量。

本发明实施例提供的散热系统，利用液态金属来吸收直流转换器4散发的热量，液态金属置于绝缘管总管9中，在通过与绝缘管支管6形成的循环回路内循环流动，每一次循环流动均可吸收直流转换器4散发的热量而将此热量排出；该系统在散热工作时，无需其他设备提供能源支持，因此功耗小。

直流转换器4的位置处，通过高温固化液态金属安装座7设置有高温固化液态金属，散热管8嵌入高温固化液态金属的内部；高温固化液态金属的工作温度在175℃，低于175℃时高温固化液态金属为固态，固态的高温固化液态金属吸收直流转换器4散发的热量后液化，绝缘管内的液体金属流经散热管8时，吸收高温固化液态金属带有的热量，通过液态金属的循环流动将热量排出。

所述绝缘管总管9上设有所述驱动装置11、所述液位监测装置15和所述外部液态金属管17；

所述外部液态金属管17设置于所述驱动装置11和所述液位监测装置15之间；

所述驱动装置11，用于控制所述绝缘管总管9内液体的流动；

所述液位监测装置15，用于监控所述绝缘管总管9内液体的液位，并发送控制信号；

所述外部液态金属管17，用于将所述液体吸收的热量排出；

其中，驱动装置11、液位检测器装置和外部液态金属管17均通过绝缘管总管9相连接；驱动装置11用于控制液态金属的流动以带走热量；液位监测装置15用于监测出绝缘管总管9内的液态金属的液位变化，当液态金属的液位变化出现超过安全阈值时，此安全阈值为10％，说明此时绝缘管总管9内的液态金属的量减少，则液位监测装置15发出控制信号给补液开关13进行补液操作，以保证该系统的持续、高效的循环散热工作。液态金属吸收热量后进入外部液态金属管17，以将自身的热量排出。

所述绝缘管分管12与所述绝缘管总管9相连通，所述绝缘管分管12上依次设有所述补液器14和所述补液开关13；

所述补液开关13，用于接收所述控制信号，并控制所述补液器14的开启和关闭；

所述补液器14，用于向所述绝缘管总管9内补充液体；

其中，补液器14和补液开关13均通过绝缘管分管12相连接，绝缘管分管12与绝缘管总管9相连通；补液器14内装满液态金属以向绝缘管总管9内补充液态金属；补液开关13接收到液位监测装置15发送的控制信号后，打开补液器14的开关，使补液器14内的液态金属通过绝缘管分管12流入绝缘管总管9内，当绝缘管总管9内的液态金属的量达到初始使用时的量时，液位监测装置15监测到液位的变化低于10％，则发出控制信号给补液开关13，以关闭补液器14的开关，停止向绝缘管总管9内补充液态金属。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种用于直流转换器的循环散热系统，包括：绝缘管总管9、绝缘管分管12、补液器14、补液开关13、驱动装置11、液位监测装置15、外部液态金属管17和至少一个散热单元；每两个所述散热单元之间均通过所述绝缘管总管9相连通；所述散热单元与所述绝缘管总管9形成循环回路；所述绝缘管总管9上设有所述驱动装置11、所述液位监测装置15和所述外部液态金属管17；所述绝缘管分管12与所述绝缘管总管9相连通，所述绝缘管分管12上依次设有所述补液器14和所述补液开关13。本发明提供的系统，通过绝缘管总管9与散热单元的绝缘管支管6形成循环回路，占用空间小；将绝缘总管内充满液态金属，液态金属在循环回路内的循环流动，即可将直流转换器4散发的热量排出，无需使用其他设备提供能源支持，功耗小；且该系统在绝缘管总管9上设置的液位监测装置15，实时监测绝缘管总管9内液态金属的液位变化，当液位变化超过安全阈值时，发送控制信号至补液开关13，以开启补液器14向绝缘管总管9内补充液态金属，从而保证该系统的持续、高效的散热工作。因此，本发明提供的系统，具有工作持续、散热快、效率高、功耗低、体积小等优点。

优选地，所述系统还包括：设置在所述绝缘管总管9上的密度传感发射器10，所述密度传感器设置于所述驱动装置11和所述散热单元之间，所述密度传感器用于检测所述液体的密度和电导率，并发送控制信号。

其中，本实施例提供的系统中还包括密度传感发射器10，该密度传感发射器10设置在绝缘管总管9上，并设置在驱动装置11和散热单元之间；密度传感发射器10用于检测绝缘管总管9内的液态金属的密度和电导率的变化，来判断绝缘管总管9内的液态金属的量是否是正常使用的量。

当密度传感发射器10检测到液态金属的密度和电导率的变化超过正常液态金属基准数值时，说明此时绝缘管总管9内的液态金属的量低于可正常使用时的量，则密度传感发射器10发出控制信号给补液开关13，打开补液器14的开关以向绝缘管总管9内补充液态金属。其中，正常液态金属基准数值范围为-10％～10％。

优选地，所述系统还包括：热量转换基板16，所述热量转换基板16设置在所述绝缘管总管9上；所述热量转换基板16用于固定所述外部液态金属管17。

其中，热量转换基板16用于固定外部液态金属管17，外部液态金属管17内流经的液态金属所携带的热量可通过热量转换基板16将热量排出。

优选地，所述系统还包括：外部散热管18，所述外部散热管18与固定于所述热量转换基板16上，所述外部散热管18用于吸收所述外部液态金属管17内液体的热量。

其中，外部散热管18嵌入热量转换基板16的内部，与外部液态金属管17相接触，外部液态金属管17通过热量转换基板16将热量传递至外部散热管18，而外部散热管18置于外界的正常空气环境下，通过外界的空气环境将外部散热管18吸收的热量排出。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种用于直流转换器的循环散热系统，包括：绝缘管总管9、绝缘管分管12、补液器14、补液开关13、驱动装置11、液位监测装置15、外部液态金属管17和至少一个散热单元；每两个所述散热单元之间均通过所述绝缘管总管9相连通；所述散热单元与所述绝缘管总管9形成循环回路；所述绝缘管总管9上设有所述驱动装置11、所述液位监测装置15和所述外部液态金属管17；所述绝缘管分管12与所述绝缘管总管9相连通，所述绝缘管分管12上依次设有所述补液器14和所述补液开关13。本发明提供的系统，通过绝缘管总管9与散热单元的绝缘管支管6形成循环回路，占用空间小；将绝缘总管内充满液态金属，液态金属在循环回路内的循环流动，即可将直流转换器4散发的热量排出，无需使用其他设备提供能源支持，功耗小；且该系统在绝缘管总管9上设置的液位监测装置15，实时监测绝缘管总管9内液态金属的液位变化，当液位变化超过安全阈值时，发送控制信号至补液开关13，以开启补液器14向绝缘管总管9内补充液态金属，从而保证该系统的持续、高效的散热工作。因此，本发明提供的系统，具有工作持续、散热快、效率高、功耗低、体积小等优点。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种用于直流转换器的循环散热系统，其特征在于，包括：绝缘管总管(9)、绝缘管分管(12)、补液器(14)、补液开关(13)、驱动装置(11)、液位监测装置(15)、外部液态金属管(17)和至少一个散热单元，其中，

每两个所述散热单元之间均通过所述绝缘管总管(9)相连通；

所述散热单元与所述绝缘管总管(9)形成循环回路；

所述绝缘管总管(9)上设有所述驱动装置(11)、所述液位监测装置(15)和所述外部液态金属管(17)；

所述外部液态金属管设置于所述驱动装置(11)和所述液位监测装置(15)之间；

所述驱动装置(11)，用于控制所述绝缘管总管(9)内液体的流动；

所述液位监测装置(15)，用于监控所述绝缘管总管(9)内液体的液位，并发送控制信号；

所述外部液态金属管(17)，用于将所述液体吸收的热量排出；

所述绝缘管分管(12)与所述绝缘管总管(9)相连通，所述绝缘管分管(12)上依次设有所述补液器(14)和所述补液开关(13)；

所述补液开关(13)，用于接收所述控制信号，并控制所述补液器(14)的开启和关闭；

所述补液器(14)，用于向所述绝缘管总管(9)内补充所述液体。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述散热单元包括数个散热管(8)、数个绝缘管支管(6)和数个高温固化液态金属安装座(7)；每两个所述散热管(8)之间通过所述绝缘管支管(6)相连接，形成封闭空间；所述高温固化液态金属安装座(7)设置于所述封闭空间内；所述散热单元通过所述绝缘管支管(6)与所述绝缘管总管(9)相连通。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：设置在所述绝缘管总管(9)上的密度传感发射器(10)，所述密度传感发射器(10)设置于所述驱动装置(11)和所述散热单元之间，所述密度传感发射器(10)用于检测所述液体的密度和电导率，并发送控制信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：热量转换基板(16)，所述热量转换基板(16)设置在所述绝缘管总管(9)上；所述热量转换基板(16)用于固定所述外部液态金属管(17)。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：外部散热管(18)，所述外部散热管(18)与固定于所述热量转换基板(16)上，所述外部散热管(18)用于吸收所述外部液态金属管(17)内液体的热量。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述液体为液态金属。