CN110611418A - 一种功率单元风冷散热系统 - Google Patents

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胡家喜
王婷
史虎
郭世慧
李勇
孙胜苗
黄华坤
黄敏
陈元初
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    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components
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Abstract

本发明提供一种功率单元风冷散热系统,包括依次连通的进风组件、散热组件及出风组件,所述散热组件至少为两组,多组所述散热组件沿水平方向并排布置,每组所述散热组件均包括至少两个散热器、风流收集区及散热风机,所述风流收集区设于散热器与散热风机之间;各组所述散热风机根据对应功率单元的散热损耗及系统流阻进行设置,相邻所述散热组件的风流收集区之间设有防止相邻散热风机相互干扰抢风的隔板。本发明具有防止散热风机相互抢风干扰,保证功率单元散热效果等优点。

Description

一种功率单元风冷散热系统
技术领域
本发明涉及功率单元散热领域,尤其涉及一种功率单元风冷散热系统。
背景技术
在变流功率单元中,通常使用IGBT功率半导体器件进行能量转换,IGBT在工作过程中会产生大量损耗热量,为保证IGBT不超温通常将其固定在散热器上进行强迫风冷散热,确保设备长期稳定可靠运行。现有的IGBT散热器风道通常有两种进出风形式:
(一)散热器翅片水平走向,对应前后进出风形式。该种方式设备柜体深度尺寸大,对于风电行业散热器布置在圆形塔筒内部,由于圆形塔筒水平空间有限,需要将散热风机布置在柜体外部,风机外置方式存在如下缺点:1、外置的风机存在安全隐患,整体防护等级不高;2、前后进出风形式不利于热空气自然上升,限制散热效果;3、整柜深度尺寸大,尤其应用在风电行业布置在塔筒内部布置时,占用柜体后部维护空间;4、整体外形不规则齐整、美观性差。
(二)散热器翅片垂直走向,对应上下进出风形式。该种方式相比于前后进出风安全隐患小、利于热空气自然上升,且维护空间大、美观性好。由于风机所对应的散热器上IGBT的损耗存在差异,通常情况下,IGBT对应配置的风机型号也存在差异,但现有的布置方式容易导致风机相互干扰抢风,影响风机性能的发挥、导致各散热器之间的散热均匀性差,最终影响功率单元的散热效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种防止散热风机相互抢风干扰,保证功率单元散热效果的功率单元风冷散热系统。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种功率单元风冷散热系统,包括依次连通的进风组件、散热组件及出风组件,所述散热组件至少为两组,多组所述散热组件沿水平方向并排布置,每组所述散热组件均包括至少两个散热器、风流收集区及散热风机,所述风流收集区设于散热器与散热风机之间;各组所述散热风机根据对应功率单元的散热损耗及系统流阻进行设置,相邻所述散热组件的风流收集区之间设有防止相邻散热风机相互干扰抢风的隔板。
作为上述技术方案的进一步改进:
所述散热风机设于所述风流收集区的中部;多个所述散热器沿风流收集区的长度方向并排布置,且与所述散热风机对应设置。
各所述散热器的出风口均位于所述风流收集区内。
所述功率单元包括温度敏感器件及IGBT模块,所述温度敏感器件设于进风组件与散热器之间,所述IGBT模块设于所述散热器的散热表面。
所述进风组件包括进风混流区及与外部空气连通的进风连通区,所述进风混流区设于进风连通区与散热器之间。
多组所述散热组件散热器的总水平投影面积位于所述进风混流区内。
所述进风混流区包括多个分流段,所述分流段的数量与所述散热组件的数量相同,且一一对应设置。
所述进风连通区及出风连通区包括防尘过滤件及与外部空气连通的连通部,所述防尘过滤件设于所述连通部位置。
功率单元风冷散热系统还包括散热柜体,所述进风混流区由U型防护板及散热柜体的柜门围合而成;所述进风连通区设于所述散热柜体的中下部,且与所述进风混流区的底面和/或侧面连通。
所述出风组件包括向上导流通道及与外部空气连通的出风连通区,所述向上导流通道设于散热柜体的上部,所述出风连通区设于向上导流通道远离散热柜体的一端。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明的散热组件设置为至少两组,多组散热组件沿水平方向并排布置,每组散热组件包括至少两个散热器、风流收集区及散热风机,风流收集区设于散热器与散热风机之间,使得散热风机可对多个散热器进行散热,风流收集区的设置确保了散热器之间的散热均匀;各组散热风机根据对应功率单元的散热损耗及系统流阻进行设置,相邻散热组件的风流收集区之间设有隔板,其将多个散热风机的进风口独立开来,有效防止了相邻散热风机之间相互抢风干扰的发生,保证了散热器对对应功率单元的散热效果,其使得功率单元工作可靠性高、使用寿命长。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
图1是本发明功率单元风冷散热系统的主视图。
图2是本发明进风组件与散热柜体的位置关系示意图。
图3是本发明出风组件与散热柜体的位置关系示意图。
图中各标号表示:
1、进风组件;11、进风混流区;12、进风连通区;2、散热组件;21、散热器;22、风流收集区;221、隔板;23、散热风机;3、出风组件;31、上导流通道;32、出风连通区;4、温度敏感器件;5、连通部;6、散热柜体。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明,但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示,本实施例的功率单元风冷散热系统,包括进风组件1、散热组件2及出风组件3。其中,进风组件1、散热组件2及出风组件3依次连通设置,外部冷风从下部依次经过进风组件1、散热组件2及出风组件3将功率单元的热量排出。本发明利用空气上升原理利于加快内部空风的流动,提高功率单元的散热效果。
本实施例中,散热组件2至少为两组,多组散热组件2沿水平方向并排布置;每组散热组件2均包括至少两个散热器21、风流收集区22及散热风机23。其中,风流收集区22设于散热器21与散热风机23之间,风流收集区22的设计可增大散热风机23的抽风面,保证散热组件2内多个散热器21的有效散热及各散热器的散热均匀性,从而避免单个散热器21单独配备散热风机23成本高的问题。各组散热风机23根据对应功率单元的散热损耗及系统流阻进行设置,相邻散热组件2的风流收集区22之间设有隔板221,以将多个散热风机23的进风口独立开来,有效防止了相邻散热风机23之间相互抢风干扰的发生,保证了散热器21对对应功率单元的散热效果,其使得功率单元工作可靠性高、使用寿命长。
进一步的,散热风机23设于风流收集区22的中部,每组散热组件2的散热器21为三个,三个散热器21沿风流收集区22的长度方向并排布置,三个散热器21与散热风机23对应设置。其使得各散热器21之间风量均匀,保证了功率单元的散热效果。同时,各散热器21的出风口均位于风流收集区22内,其确保了风量全部从散热器21的中间通过,各散热器21与风流收集区22的接口不会产生漏风,实现对冷却风量的充分利用。在其他实施例中,散热器21也可设置为两个、四个、五个等。
进一步的,本实施例的风流收集区22的长度需与散热风机23的型号尺寸匹配,风流收集区22的长度不小于散热风机23的叶轮半径,以确保各散热器21之间风量均匀,保证功率单元的有效散热。
如图1所示,功率单元包括温度敏感器件4及IGBT模块。其中,温度敏感器件4设于进风组件1与散热器21之间,IGBT模块设于散热器21的散热表面。即功率单元内的温度敏感器件4(如电容等)靠近进风组件1设置,使得温度敏感器件4在进风温度最低时进行冷却,其布局结构紧凑、占用空间小,且运行可靠性高。
进一步的,进风组件1包括进风混流区11及进风连通区12。其中,进风混流区11设于进风连通区12与散热器21之间,温度敏感器件4设于进风混流区11与散热器21之间。进风混流区11形成了进风的缓冲区域,避免了因进风风速不同、风速过快造成的灰尘易堵塞现象,其降低了维护成本及维修时间。进风连通区12与外部空气连通,已将外部空气吸入进风混流区11内。在其他实施例中,进风组件1也可仅包括进风连通区12,进风连通区12直接与散热器21的底部直接连通。
本实施例中,多组散热组件2的散热器21的总水平投影面积位于进风混流区11内。以保证各组散热器21均能直接对应接收进风混流区11的冷风,以进一步保证散热器21的散热效果。在其他实施例中,进风混流区11也可包括多个分流段,分流段的数量与散热组件2的数量相同,且分流段与散热组件2一一对应设置,其分体对应设置的形式保证了散热器21的散热效果。
进一步的,本实施例的进风连通区12包括防尘过滤件及连通部5。连通部5与外部空气连通,且连通部为多个呈阵列布置的连通孔或百叶窗形式;防尘过滤件设于连通部5的位置,以过滤杂质,避免粉尘、灰尘进入散热柜体6的内部,在沙尘应用场合下延长维护周期。本实施例中,防尘过滤件为过滤棉。
如图2所示,本实施例中,功率单元风冷散热系统还包括散热柜体6。进风混流区11由U型防护板及散热柜体6的柜门围合而成。进风连通区12设于散热柜体6的中下部,进风连通区12与进风混流区11的底面及侧面连通,其中,位于进风混流区11侧面的进风可直接对温度敏感器件4进行散热,并进入散热器21内;位于进风混流区11底面的进风可通过进风混流区11对温度敏感器件4进行散热,并进入散热器21内。其扩充了进风组件1的进风面积,进一步提高了功率单元的散热效果。在其他实施例中,进风连通区12也可与进风混流区11的底面或侧面连通。
进一步的,如图3所示,出风组件3包括向上导流通道31及出风连通区32。其中,向上导流通道31设于散热柜体6的上部,在功率单元风冷散热系统应用至风力发电圆形塔筒内时,向上导流通道31可将散热风机23排出的热风向上导流排出,其避免了排出热风方向为水平或向下时热风回流至散热柜体6底部进风组件1的可能性,提高了功率单元风冷散热系统的防护等级;出风连通区32设于向上导流通道31远离散热柜体6的一端,且与外部空气连通。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种功率单元风冷散热系统,包括依次连通的进风组件、散热组件及出风组件,其特征在于,所述散热组件至少为两组,多组所述散热组件沿水平方向并排布置,每组所述散热组件均包括至少两个散热器、风流收集区及散热风机,所述风流收集区设于散热器与散热风机之间;各组所述散热风机根据对应功率单元的散热损耗及系统流阻进行设置,相邻所述散热组件的风流收集区之间设有防止相邻散热风机相互干扰抢风的隔板。
2.根据权利要求1所述的功率单元风冷散热系统,其特征在于,所述散热风机设于所述风流收集区的中部;多个所述散热器沿风流收集区的长度方向并排布置,且与所述散热风机对应设置。
3.根据权利要求2所述的功率单元风冷散热系统,其特征在于,各所述散热器的出风口均位于所述风流收集区内。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的功率单元风冷散热系统,其特征在于,所述功率单元包括温度敏感器件及IGBT模块,所述温度敏感器件设于进风组件与散热器之间,所述IGBT模块设于所述散热器的散热表面。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的功率单元风冷散热系统,其特征在于,所述进风组件包括进风混流区及与外部空气连通的进风连通区,所述进风混流区设于进风连通区与散热器之间。
6.根据权利要求5所述的功率单元风冷散热系统,其特征在于,多组所述散热组件散热器的总水平投影面积位于所述进风混流区内。
7.根据权利要求6所述的功率单元风冷散热系统,其特征在于,所述进风混流区包括多个分流段,所述分流段的数量与所述散热组件的数量相同,且一一对应设置。
8.根据权利要求5所述的功率单元风冷散热系统,其特征在于,所述进风连通区包括防尘过滤件及与外部空气连通的连通部,所述防尘过滤件设于所述连通部位置。
9.根据权利要求5所述的功率单元风冷散热系统,其特征在于,还包括散热柜体,所述进风混流区由U型防护板及散热柜体的柜门围合而成;所述进风连通区设于所述散热柜体的中下部,且与所述进风混流区的底面和/或侧面连通。
10.根据权利要求9所述的功率单元风冷散热系统,其特征在于,所述出风组件包括向上导流通道及与外部空气连通的出风连通区,所述向上导流通道设于散热柜体的上部,所述出风连通区设于向上导流通道远离散热柜体的一端。
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