CN107658109A - 一种晶闸管电压调节器及其散热方法 - Google Patents

Abstract

一种晶闸管电压调节器及其散热方法，包括：变压器外壳、封装在变压器外壳内的变压器、以及位于所述变压器与变压器外壳之间的冷媒；所述冷媒的工作形态包括液态和气态，所述冷媒的液态完全包裹变压器；所述液态冷媒在所述变压器的温度影响下汽化带走所述变压器的热量变为气态的冷媒，所述气态的冷媒与所述变压器外壳接触后液化变为液态的冷媒。本发明提供的技术方案，实现了及时高效的散热效果；晶闸管电压调节器的变压器被液态冷媒包裹，不仅减少引线端子数量，实现了较好的绝缘效果，而且能实时将变压器产生的热量带走；密闭容器内注入冷媒，通过冷媒的汽化和液化带走待散热物体的温度，大大提高了散热效率。

Description

一种晶闸管电压调节器及其散热方法

技术领域

本发明涉及电力电子散热技术领域，具体涉及一种晶闸管电压调节器及其散热方法。

背景技术

随着经济发展和城镇化水平不断提高，尤其是社会主义新农村建设和“家电下乡”等惠农政策的出台，加之农村地区加工业的蓬勃发展，致使农村地区电力供需平衡偏紧，以至于在用电高峰时段，部分地区的用户端电压偏低，给农户的日常生产和生活带来了极大的困扰，造成了严重制约当地农村社会经济发展的低电压问题。

晶闸管电压调节器通过多抽头的取能变压器将补偿装置的工作电压降至低压侧，通过晶闸管来控制取能变压器分接头的投切，在保证补偿精度的前提下实现了对负载电压的分级补偿，解决了电力电子器件耐受电压的限制问题，但是晶闸管电压调节器在运用过程中产生大量热量，导致晶闸管电压调节器工作效率降低，严重时导致整个装置不能正常运行。

因此，为克服上述缺陷，本发明提供了一种晶闸管电压调节器及其散热方法。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种的晶闸管电压调节器及其散热方法。

本发明提供的技术方案是：

第一个方面，本发明提供了一种散热系统，所述系统包括：

密闭容器：用于盛装冷媒的容器；

所述冷媒的工作形态包括液态和气态，所述冷媒的液态完全包裹待散热物体；所述液态的冷媒在所述待散热物体的温度影响下汽化带走所述待散热物体的热量变为气态的冷媒，所述气态的冷媒与所述密闭容器接触后液化变为液态的冷媒。

优选的，还包括密闭冷却腔，所述密闭冷却腔位于所述密闭容器的上部，与密闭容器连接，所述冷媒受热为气态时进入所述密闭冷却腔。

优选的，所述密闭冷却腔通过管路与所述密闭容器连接连接。

优选的，所述冷媒的组成成分包括：氟和碳。

优选的，所述密闭容器为钢板材质，且其顶部为多边形。

第二个方面，本发明提供了一种晶闸管电压调节器，包括变压器外壳、封装在变压器外壳内的变压器、以及位于所述变压器与变压器外壳之间的冷媒；

所述冷媒的工作形态包括液态和气态，所述液态的冷媒包裹变压器；所述液态的冷媒在所述变压器的温度影响下汽化带走所述变压器的热量变为气态的冷媒，所述气态的冷媒与所述变压器外壳接触后液化变为液态的冷媒。

优选的，还包括：密闭冷却腔，所述密闭冷却腔位于所述变压器外壳的上部，与所述变压器外壳连接，所述冷媒受热为气态时进入所述密闭冷却腔。

优选的，所述密闭冷却腔通过管路与所述变压器外壳连接。

优选的，还包括：与所述变压器外壳焊接的机箱；所述机箱内封装有晶闸管阀、旁路开关和控制系统，所述晶闸管阀包括多个晶闸管。

优选的，所述机箱背板内镶嵌有热管，所述晶闸管安装于机箱背板上，所述热管将所述晶闸管产生的热量传导至所述变压器外壳。

优选的，所述冷媒的组成成分基于变压器中的线圈和晶闸管同时得到冷却的情况进行预先设定。

优选的，所述变压器包括并联取能变压器和串联接入变压器；所述并联取能变压器和串联接入变压器共用同一进线端子。

优选的，所述并联取能变压器至少包括一组抽头，所述晶闸管阀的组数与所述并联取能变压器的抽头的组数相同。

优选的，每组晶闸管阀包括3个相位的晶闸管，所述并联取能变压器包括N组抽头，所述晶闸管阀包括3N个晶闸管，所述3N个晶闸管中同相位的晶闸管集中放置。

第三个方面，本发明提供了一种晶闸管电压调节器的散热方法，所述方法包括：

用液态冷媒包裹变压器外壳中的并联取能变压器T1和串联接入变压器T2；

所述液态冷媒通过汽化带走所述并联取能变压器T1和串联接入变压器T2产生的热量；

气态冷媒通过液化进行散热。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的技术方案中，利用包裹串联变压器和并联变压器的冷媒作为传热媒质，外壳做散热片，不仅提高了散热效率，还减少引线端子数量，使系统内部完全密封达到防水、防尘的作用。

(2)本发明提供的技术方案中，在机箱内镶嵌有热管，通过其高导热特性，将热量快速传导至冷媒，增加了晶闸管自然冷却时所需散热面积，确保了系统的稳定性和可靠性。

(3)本发明提供的技术方案中，同相位的多只晶闸管集中放置，由于仅有一只处于工作状态，有效的减少了热源集中，避免热源间的相互影响。

(4)本发明提供的技术方案中，通过冷媒的汽化和液化带走待散热物体的温度，大大提高了散热效率。

(5)本发明提供的技术方案中，冷媒沸点可控，确保系统的可靠运行。

附图说明

图1为本发明晶闸管电压调节器结构示意图；

图2为本本发明晶闸管电压调节器拓扑图；

图3为本发明晶闸管分组示意图；

图4为本发明机箱内部晶闸管和热管的分布结构示意图；

其中，1：并联取能变压器T1、2：串联接入变压器T2、3：变压器外壳、4：晶闸管阀SCR2、5：旁路开关QF、6：控制系统、7：密闭冷却腔、8：机箱、9：冷媒、10：热管、11：A相晶闸管1、12：A相晶闸管2、13：A相晶闸管N、14：B相晶闸管1、15：B相晶闸管2、16：B相晶闸管N、17：C相晶闸管1、18：C相晶闸管2、19：C相晶闸管N。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

实施例一、

一种散热系统，系统包括：密闭容器：用于盛装冷媒；

冷媒的工作形态包括液态和气态，所述冷媒的液态完全包裹待散热物体；所述液态的冷媒在待散热物体的温度影响下汽化带走待散热物体的热量变为气态的冷媒，所述气态的冷媒与所述密闭容器接触后液化为液态的冷媒。

进一步的，所述散热系统还可以包括：密闭冷却腔，所述密闭冷却腔位于所述密闭容器的上部，与所述密闭容器连接，所述冷媒受热为气态时进入所述密闭冷却腔。

进一步的，所述密闭冷却腔可以通过管路与所述密闭容器连接。

进一步的，所述冷媒的组成成分可以包括：氟和碳。

所述冷媒的组成成分可以根据待散热物体得到冷却的情况进行预先设定。

进一步的，所述密闭容器可以为钢板材质，且其顶部可以为多边形。

进一步的，所述待散热物体可以为晶闸管电压调节器的内部器件，例如变压器、线圈等，所述密闭容器可以为晶闸管电压调节器的外壳。

本发明采用自然冷却的方式，利用冷媒的冷热循环实现待散热物体的降温，无需辅助散热设备、而且没有噪音。

实施例二、

图1为本发明晶闸管电压调节器结构示意图，如附图1，所述晶闸管电压调节器可以包括：变压器外壳3、封装在变压器外壳3内的变压器、以及位于所述变压器与变压器外壳3之间的冷媒；

所述冷媒的工作形态包括液态和气态，所述液态的冷媒包裹变压器；所述液态的冷媒在所述变压器的温度影响下汽化带走所述变压器的热量变为气态的冷媒，所述气态的冷媒与所述变压器外壳接触后液化变为液态的冷媒。

其中，变压器可以包括1并联取能变压器T1、2串联接入变压器T2。

本发明可以将1并联侧变压器T1与2串联侧变压器T2封装在同一3变压器外壳中。在3变压器外壳内注入9冷媒，保证两变压器间、同一变压器相和相之间具有足够的绝缘强度，同时变压器铁芯及绕组产生的热量将9冷媒由液态转变为气态，并最终带至变压器顶部7密闭冷却腔内。腔体内的气态绝缘油与通过与3变压器外壳接触，放出热量，通过重力流回变压器内部，形成自然冷却循环。

具体实施时，所述冷媒可以通过其成分的调整来控制其沸点温度。

进一步的，本发明所述晶闸管电压调节器可以包括：与所述变压器外壳3焊接的机箱8；所述机箱8内可以封装有4晶闸管阀SCR2、5旁路开关QF和6控制系统，所述机箱8与3变压器外壳焊接成为一整体。

实施中，所述并联取能变压器至少包括一组抽头，所述晶闸管阀的组数与所述并联取能变压器的抽头的组数相同。

进一步的，每组晶闸管阀包括3个相位的晶闸管，所述并联取能变压器包括N组抽头，所述晶闸管阀包括3N个晶闸管，所述3N个晶闸管中同相位的晶闸管集中放置。

如附图3，根据补偿电压不同，1并联取能变压器T1有至少一组抽头，与之对应4晶闸管阀SCR2最少有一组共三只，一组抽头对应一组晶闸管，每组抽头有A、B、C三相，故有三只晶闸管。当有N组抽头时，对应N组晶闸管，晶闸管共3N只。在有N(N≥1)组抽头时，共有N组晶闸管，但仅有一组处于工作状态，故将N组晶闸管中每一相集中放置，实现热源能够均匀分布在机箱内，有效减少了热源集中、避免热源间的相互影响。如图4所示，11：A相晶闸管1、12：A相晶闸管2、13：A相晶闸管N，14：B相晶闸管1、15：B相晶闸管2、16：B相晶闸管N和17：C相晶闸管1、18：C相晶闸管2、19：C相晶闸管N。晶闸管按照A、B、C三相分组，每一相的晶闸管中仅有一只处于导通状态，实现热源能够均匀分布在8机箱内。

进一步的，所述机箱8背板内镶嵌有热管，所述晶闸管安装于机箱背板上，所述热管10可以将所述晶闸管产生的热量传导至所述变压器外壳3。

如附图4所示，将8机箱背板内镶嵌10热管，将A、B、C三相晶闸管安装在8机箱背板之上。10热管将晶闸管产生的热量迅速传导至8机箱3变压器外壳，由于8机箱与3变压器外壳为一整体，故3变压器外壳与8机箱连接处，9冷媒局部温度升高并气化，带走晶闸管产生热量。由于9冷媒沸点可控，故可保障晶闸管内部芯片结温工作在其允许范围内。该方案提高其自然冷却的散热面积，保障晶闸管可靠运行。

具体实施时，所述冷媒的组成成分可以基于变压器中的线圈得到冷却的情况预先设定、也可以基于变压器中的线圈和晶闸管同时得到冷却的情况进行预先设定。

本发明采用自然冷却方式，无需风机维护而且没有噪音；此外，串联变压器和并联变压器安装在同一封装内减少了引线端子的数量；本发明通过热管的高导热特性将热量快速传到至冷媒，变压器外壳做散热片，可以使装置内部完全密封达到防水、防尘的作用；最后，由于本发明的晶闸管电压调节器高度集成，整体体积小、重量轻。

实施例三、

一种具有良好散热功能的晶闸管电压调节器的散热方法，包括：

用液态冷媒包裹位于变压器外壳中的并联取能变压器T1和串联接入变压器T2；

液态冷媒通过汽化带走并联取能变压器T1和串联接入变压器T2产生的热量；

气态冷媒通过液化进行散热。

进一步的，所述方法还可以包括：冷媒受热为气态时，进入位于所述密闭容器上部的密闭冷却腔，经液化散热回流至所述密闭容器内。

进一步的，所述方法还可以包括：晶闸管阀SCR2的晶闸管通过与所述密闭容器焊接的机箱背板内镶嵌的热管，将晶闸管产生的热量传导至机箱外壳。

进一步的，所述方法还可以包括：冷媒受热后汽化，进入位于所述密闭容器顶部的密闭冷却腔，进行热交换后液化后回流入密闭容器内。

进一步的，所述冷媒中的氟和碳的成分可以基于变压器中的线圈和晶闸管同时得到冷却的情况进行预先设定。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种散热系统，其特征在于，所述系统包括：

密闭容器，用于盛装冷媒；

所述冷媒的工作形态包括液态和气态，所述冷媒的液态包裹待散热物体；所述液态的冷媒在所述待散热物体的温度影响下汽化带走所述待散热物体的热量变为气态的冷媒，所述气态的冷媒与所述密闭容器接触后液化变为液态的冷媒。

2.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：密闭冷却腔，所述密闭冷却腔位于所述密闭容器的上部，与所述密闭容器连接，所述冷媒受热为气态时进入所述密闭冷却腔。

3.如权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述密闭冷却腔通过管路与所述密闭容器连接。

4.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述冷媒的组成成分包括：氟和碳。

5.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述密闭容器为钢板材质，且其顶部为多边形。

6.一种晶闸管电压调节器，其特征在于，包括：变压器外壳、封装在变压器外壳内的变压器、以及位于所述变压器与变压器外壳之间的冷媒；

所述冷媒的工作形态包括液态和气态，所述液态的冷媒包裹变压器；所述液态的冷媒在所述变压器的温度影响下汽化带走所述变压器的热量变为气态的冷媒，所述气态的冷媒与所述变压器外壳接触后液化变为液态的冷媒。

7.如权利要求6所述的晶闸管电压调节器，其特征在于，还包括：密闭冷却腔，所述密闭冷却腔位于所述变压器外壳的上部，与所述变压器外壳连接，所述冷媒受热为气态时进入所述密闭冷却腔。

8.如权利要求7所述的晶闸管电压调节器，其特征在于，所述密闭冷却腔通过管路与所述变压器外壳连接。

9.如权利要求6所述的晶闸管电压调节器，其特征在于，还包括：与所述变压器外壳焊接的机箱；所述机箱内封装有晶闸管阀、旁路开关和控制系统，所述晶闸管阀包括多个晶闸管。

10.如权利要求9所述的晶闸管电压调节器，其特征在于，所述机箱背板内镶嵌有热管，所述晶闸管安装于机箱背板上，所述热管将所述晶闸管产生的热量传导至所述变压器外壳。

11.如权利要求9所述的晶闸管电压调节器，其特征在于，所述冷媒的组成成分基于变压器中的线圈和晶闸管同时得到冷却的情况进行预先设定。

12.如权利要求9所述的晶闸管电压调节器，其特征在于，所述变压器包括并联取能变压器和串联接入变压器；所述并联取能变压器和串联接入变压器共用同一进线端子。

13.如权利要求12所述的晶闸管电压调节器，其特征在于，所述并联取能变压器至少包括一组抽头，所述晶闸管阀的组数与所述并联取能变压器的抽头的组数相同。

14.如权利要求13所述的晶闸管电压调节器，其特征在于，每组晶闸管阀包括3个相位的晶闸管，所述并联取能变压器包括N组抽头，所述晶闸管阀包括3N个晶闸管，所述3N个晶闸管中同相位的晶闸管集中放置。

15.一种晶闸管电压调节器的散热方法，其特征在于，所述方法包括：

用液态冷媒包裹位于变压器外壳中的并联取能变压器T1和串联接入变压器T2；

所述液态冷媒通过汽化带走所述并联取能变压器T1和串联接入变压器T2产生的热量；

气态冷媒通过液化进行散热。