CN113904527A - 一种水冷式高压岸电电源功率单元及其组装、冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水冷式高压岸电电源功率单元及其组装、冷却方法，包括水冷散热组件、功率元件以及叠层母排；所述水冷散热组件包括水冷板和导热板，所述导热板一侧的上方开设有多个桥安装槽，所述导热板一侧的下方开设有母排安装槽。本发明通过水冷散热组件提高了高压岸电电源功率单元的散热效果减少热量堆积，提高功率元件的使用寿命，减少对散热器散热风道的维护成本，并通过水冷散热代替传统风冷散热的方式提高了高压岸电电源使用稳定性，减少在使用过程中维护次数，减少高压岸电电源设备内部灰尘堆积，提高高压岸电电源的使用寿命，从而保证高压岸电电源设备能够长期正常运行使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种水冷式高压岸电电源功率单元及其组装、冷却方法。
背景技术
高压岸电电源设备被广泛推广应用，现有高压岸电电源为传统式密齿散热器功率单元，功率元件安装在铝制散热器上，通过散热风机吸入空气带走热量，其缺点是散热效果一般，密齿散热器容易被灰尘杂物堵塞造成功率元器件堵塞超温故障，直流电容长时间处在温度较高的环境中，大大减少直流电容使用寿命；
高压岸电电源功率单元在运行中会接触外部空气，在码头前沿空气中湿度大且含有盐雾会腐蚀高压岸电电源功率单元内部元器件、功率元件，造成高压岸电电源设备工作异常，不仅维护维修成本高，而且电源使用时也不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水冷式高压岸电电源功率单元及其组装、冷却方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水冷式高压岸电电源功率单元，包括水冷散热组件、功率元件以及叠层母排；
所述水冷散热组件包括水冷板和导热板，所述导热板一侧的上方开设有多个桥安装槽，所述导热板一侧的下方开设有母排安装槽，且母排安装槽内侧的导热板表面开设有多个晶体管安装槽和电容安装槽，所述晶体管安装槽设置在电容安装槽上方，所述导热板的另一侧固定在水冷板表面；
所述功率元件包括整流桥、绝缘栅双极型晶体管和铝壳薄膜电容器，所述整流桥安装在导热板开设的桥安装槽内部，所述绝缘栅双极型晶体管安装在导热板开设的晶体管安装槽内部，所述铝壳薄膜电容器安装在导热板开设的电容安装槽内部；
所述叠层母排安装在导热板开设的母排安装槽内部。
进一步的，所述叠层母排为方框形，所述叠层母排的大小与导热板开设的母排安装槽内壁尺寸相配合。
进一步的，所述水冷板的顶部设置有进水口，所述水冷板的底部设置有出水口，所述水冷板内部通入有绝缘纯净水作为散热介质，所述导热板与水冷板贴合的表面涂有导热硅脂。
进一步的，所述桥安装槽设置的数量为2-4个，所述桥安装槽的内壁尺寸与整流桥表面尺寸相配合。
进一步的，所述晶体管安装槽设置的数量为1-3个，所述晶体管安装槽的内壁尺寸与绝缘栅双极型晶体管表面尺寸相配合。
进一步的，所述电容安装槽设置的数量为10-14个，所述电容安装槽呈矩形阵列均匀分布，所述电容安装槽的内径与铝壳薄膜电容器的外径尺寸相配合。
进一步的，所述晶体管安装槽与电容安装槽之间设置有温度传感器，且温度传感器固在导热板表面。
进一步的，所述整流桥、绝缘栅双极型晶体管和铝壳薄膜电容器设置的数量均与其相对应的安装槽数量相同。
一种水冷式高压岸电电源功率单元的组装方法，包括以下步骤：
步骤（A1）、将导热硅脂均匀涂抹在导热板的平整面，再将导热板与水冷板相互对齐，并将导热板涂有导热硅脂的平整面与水冷板的侧面贴合；
步骤（B1）、在使用螺栓将水冷板与导热板的四角固定，并清除水冷板与导热板挤压溢出的导热硅脂；
步骤（C1）、在导热板与水冷板固定后，检查功率元件以及叠层母排能否正常工作；
步骤（D1）、将整流桥、绝缘栅双极型晶体管和铝壳薄膜电容器分别安装到相对应的桥安装槽、晶体管安装槽和电容安装槽内部，再将叠层母排安装到母排安装槽内部；
步骤（E1）、功率元件与叠层母排安装完成之后，将温度传感器置于晶体管安装槽与电容安装槽之间，并将其固定在导热板表面后，完成组装。
一种水冷式高压岸电电源功率单元的冷却方法，包括以下步骤：
步骤（A2）、将水冷板的进水口和出水口与循环水泵以及循环水冷却装置连接，并使用绝缘纯净水作为循环水；
步骤（B2）、功率元件和叠层母排在工作时产生的热量传递给导热板，导热板再将热量通过导热硅脂传递到水冷板表面；
步骤（C2）、循环水冲进水口流入水冷板内部，再由出水口流出，并吸收与携带水冷板表面的热量进行降温；
步骤（D2）、功率元件和叠层母排通过步骤（A2）-（B2）进行热传递以及循环水冷却，实现功高压岸电电源功率单元的冷却散热。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 本发明通过水冷散热组件提高了高压岸电电源功率单元的散热效果减少热量堆积，提高功率元件的使用寿命，减少对散热器散热风道的维护成本；
2. 本发明通过水冷散热代替传统风冷散热的方式提高了高压岸电电源使用稳定性，减少在使用过程中维护次数，减少高压岸电电源设备内部灰尘堆积，提高高压岸电电源的使用寿命，从而保证高压岸电电源设备能够长期正常运行使用；
3. 本发明通过使用叠层母排，减少直流电路中干扰，增强高压岸电电源功率单元电磁兼容性，并使用绝缘纯净水为散热介质避免高压岸电电源功率单元出现短路现象。
附图说明
图1为本发明拆分状态的立体结构示意图；
图2为本发明的立体结构示意图。
图中：1、叠层母排；2、水冷板；3、导热板；4、桥安装槽；5、母排安装槽；6、晶体管安装槽；7、电容安装槽；8、整流桥；9、绝缘栅双极型晶体管；10、铝壳薄膜电容器；11、进水口；12、出水口；13、温度传感器。
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、完整地描述，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1-2，本发明提供一种技术方案：一种水冷式高压岸电电源功率单元，包括水冷散热组件、功率元件以及叠层母排1；
水冷散热组件包括水冷板2和导热板3，导热板3一侧的上方开设有多个桥安装槽4，导热板3一侧的下方开设有母排安装槽5，且母排安装槽5内侧的导热板3表面开设有多个晶体管安装槽6和电容安装槽7，晶体管安装槽6设置在电容安装槽7上方，导热板3的另一侧固定在水冷板2表面；
功率元件包括整流桥8、绝缘栅双极型晶体管9和铝壳薄膜电容器10，整流桥8安装在导热板3开设的桥安装槽4内部，绝缘栅双极型晶体管9安装在导热板3开设的晶体管安装槽6内部，铝壳薄膜电容器10安装在导热板3开设的电容安装槽7内部；
叠层母排1安装在导热板3开设的母排安装槽5内部。
具体的，叠层母排1为方框形，叠层母排1的大小与导热板3开设的母排安装槽5内壁尺寸相配合，使得叠层母排1可以俺在母排安装槽5内部不留间隙，叠层母排1能够稳定的将工作产生的热量传递给导热板3。
具体的，水冷板2的顶部设置有进水口11，水冷板2的底部设置有出水口12，水冷板2内部通入有绝缘纯净水作为散热介质，以避免高压岸电电源功率单元出现短路现象，导热板3与水冷板2贴合的表面涂有导热硅脂，导热硅脂用于提高导热板3与水冷板2之间的热传递效果，利于导热板3将热量传递给水冷板2。
具体的，桥安装槽4设置的数量为2-4个，在具体实施时，根据实际所需选择不同数量的桥安装槽4，桥安装槽4的内壁尺寸与整流桥8表面尺寸相配合，使得整流桥8能够安装在桥安装槽4内部不留间隙，有利于整流桥8将热量传递给导热板3。
具体的，晶体管安装槽6设置的数量为1-3个，在具体实施时，根据实际所需选择不同数量的晶体管安装槽6，晶体管安装槽6的内壁尺寸与绝缘栅双极型晶体管9表面尺寸相配合，使得绝缘栅双极型晶体管9能够安装在晶体管安装槽6内部不留间隙，有利于绝缘栅双极型晶体管9将热量传递给导热板3。
具体的，电容安装槽7设置的数量为10-14个，在具体实施时，根据实际所需选择不同数量的电容安装槽7，电容安装槽7呈矩形阵列均匀分布，电容安装槽7的内径与铝壳薄膜电容器10的外径尺寸相配合，使得铝壳薄膜电容器10能够安装在电容安装槽7内部不留间隙，有利于铝壳薄膜电容器10将热量传递给导热板3。
具体的，晶体管安装槽6与电容安装槽7之间设置有温度传感器13，且温度传感器13固在导热板3表面，温度传感器13用于检测功率元件的温度，当温度过高时，将会发出超温故障信号，以保护功率元件避免过热损坏。
具体的，整流桥8、绝缘栅双极型晶体管9和铝壳薄膜电容器10设置的数量均与其相对应的安装槽数量相同。
一种水冷式高压岸电电源功率单元的组装方法，包括以下步骤：
步骤（A1）、将导热硅脂均匀涂抹在导热板3的平整面，再将导热板3与水冷板2相互对齐，并将导热板3涂有导热硅脂的平整面与水冷板2的侧面贴合；
步骤（B1）、在使用螺栓将水冷板2与导热板3的四角固定，并清除水冷板2与导热板3挤压溢出的导热硅脂；
步骤（C1）、在导热板3与水冷板2固定后，检查功率元件以及叠层母排1能否正常工作；
步骤（D1）、将整流桥8、绝缘栅双极型晶体管9和铝壳薄膜电容器10分别安装到相对应的桥安装槽4、晶体管安装槽6和电容安装槽7内部，再将叠层母排1安装到母排安装槽5内部；
步骤（E1）、功率元件与叠层母排1安装完成之后，将温度传感器13置于晶体管安装槽6与电容安装槽7之间，并将其固定在导热板3表面后，完成组装。
一种水冷式高压岸电电源功率单元的冷却方法，包括以下步骤：
步骤（A2）、将水冷板2的进水口11和出水口12与循环水泵以及循环水冷却装置连接，并使用绝缘纯净水作为循环水，循环水泵与循环水冷却装置均为现有成熟技术；
步骤（B2）、功率元件和叠层母排1在工作时产生的热量传递给导热板3，导热板3再将热量通过导热硅脂传递到水冷板2表面；
步骤（C2）、循环水冲进水口11流入水冷板2内部，再由出水口12流出，并吸收与携带水冷板2表面的热量进行降温；
步骤（D2）、功率元件和叠层母排1通过步骤（A2）-（B2）进行热传递以及循环水冷却，实现功高压岸电电源功率单元的冷却散热。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种水冷式高压岸电电源功率单元，其特征在于：包括水冷散热组件、功率元件以及叠层母排（1）；
所述水冷散热组件包括水冷板（2）和导热板（3），所述导热板（3）一侧的上方开设有多个桥安装槽（4），所述导热板（3）一侧的下方开设有母排安装槽（5），且母排安装槽（5）内侧的导热板（3）表面开设有多个晶体管安装槽（6）和电容安装槽（7），所述晶体管安装槽（6）设置在电容安装槽（7）上方，所述导热板（3）的另一侧固定在水冷板（2）表面；
所述功率元件包括整流桥（8）、绝缘栅双极型晶体管（9）和铝壳薄膜电容器（10），所述整流桥（8）安装在导热板（3）开设的桥安装槽（4）内部，所述绝缘栅双极型晶体管（9）安装在导热板（3）开设的晶体管安装槽（6）内部，所述铝壳薄膜电容器（10）安装在导热板（3）开设的电容安装槽（7）内部；
所述叠层母排（1）安装在导热板（3）开设的母排安装槽（5）内部。
2.根据权利要求1所述的一种水冷式高压岸电电源功率单元，其特征在于：所述叠层母排（1）为方框形，所述叠层母排（1）的大小与导热板（3）开设的母排安装槽（5）内壁尺寸相配合。
3.根据权利要求1所述的一种水冷式高压岸电电源功率单元，其特征在于：所述水冷板（2）的顶部设置有进水口（11），所述水冷板（2）的底部设置有出水口（12），所述水冷板（2）内部通入有绝缘纯净水作为散热介质，所述导热板（3）与水冷板（2）贴合的表面涂有导热硅脂。
4.根据权利要求1所述的一种水冷式高压岸电电源功率单元，其特征在于：所述桥安装槽（4）设置的数量为2-4个，所述桥安装槽（4）的内壁尺寸与整流桥（8）表面尺寸相配合。
5.根据权利要求1所述的一种水冷式高压岸电电源功率单元，其特征在于：所述晶体管安装槽（6）设置的数量为1-3个，所述晶体管安装槽（6）的内壁尺寸与绝缘栅双极型晶体管（9）表面尺寸相配合。
6.根据权利要求1所述的一种水冷式高压岸电电源功率单元，其特征在于：所述电容安装槽（7）设置的数量为10-14个，所述电容安装槽（7）呈矩形阵列均匀分布，所述电容安装槽（7）的内径与铝壳薄膜电容器（10）的外径尺寸相配合。
7.根据权利要求1所述的一种水冷式高压岸电电源功率单元，其特征在于：所述晶体管安装槽（6）与电容安装槽（7）之间设置有温度传感器（13），且温度传感器（13）固在导热板（3）表面。
8.根据权利要求1所述的一种水冷式高压岸电电源功率单元，其特征在于：所述整流桥（8）、绝缘栅双极型晶体管（9）和铝壳薄膜电容器（10）设置的数量均与其相对应的安装槽数量相同。
9.基于权利要求1-8任意一项所述的一种水冷式高压岸电电源功率单元的组装方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（A1）、将导热硅脂均匀涂抹在导热板（3）的平整面，再将导热板（3）与水冷板（2）相互对齐，并将导热板（3）涂有导热硅脂的平整面与水冷板（2）的侧面贴合；
步骤（B1）、在使用螺栓将水冷板（2）与导热板（3）的四角固定，并清除水冷板（2）与导热板（3）挤压溢出的导热硅脂；
步骤（C1）、在导热板（3）与水冷板（2）固定后，检查功率元件以及叠层母排（1）能否正常工作；
步骤（D1）、将整流桥（8）、绝缘栅双极型晶体管（9）和铝壳薄膜电容器（10）分别安装到相对应的桥安装槽（4）、晶体管安装槽（6）和电容安装槽（7）内部，再将叠层母排（1）安装到母排安装槽（5）内部；
步骤（E1）、功率元件与叠层母排（1）安装完成之后，将温度传感器（13）置于晶体管安装槽（6）与电容安装槽（7）之间，并将其固定在导热板（3）表面后，完成组装。
10.基于权利要求1-8任意一项所述的一种水冷式高压岸电电源功率单元的冷却方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（A2）、将水冷板（2）的进水口（11）和出水口（12）与循环水泵以及循环水冷却装置连接，并使用绝缘纯净水作为循环水；
步骤（B2）、功率元件和叠层母排（1）在工作时产生的热量传递给导热板（3），导热板（3）再将热量通过导热硅脂传递到水冷板（2）表面；
步骤（C2）、循环水冲进水口（11）流入水冷板（2）内部，再由出水口（12）流出，并吸收与携带水冷板（2）表面的热量进行降温；
步骤（D2）、功率元件和叠层母排（1）通过步骤（A2）-（B2）进行热传递以及循环水冷却，实现功高压岸电电源功率单元的冷却散热。
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