CN114094796B - 一种高效节能变频器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效节能变频器，包括矩形的变频器箱体、蓄水箱、水循环箱和气体循环箱，第一隔板将变频器箱体分成工作腔以及排气腔，水循环箱靠近上侧部位设置有第二隔板，第二隔板将水循环箱分成散热部平流部，控制器包括一个开关和四个控制筒，控制筒内设置有电阻杆，电阻杆上滑动连接有滑环，所述电阻杆上端通过导线与开关连接，且滑环通过导线与电源连接，散热部内的水流通过热传递作用对气体循环箱内的空气加热，引发烟筒效应，相比水冷方式，利用烟筒效应辅助回流散热，进一步提升散热效果；且变频器箱体工作腔内烟筒效应进一步风冷不需要消耗额外能源，节能环保；根据温度变化自动调整工作状态，实现节能的作用。

Description

一种高效节能变频器

技术领域

本发明属于变频器设备技术领域，具体涉及一种高效节能变频器。

背景技术

变频器(Variable-frequency Drive ， VFD) 是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成，变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等，随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

中国专利CN103939295U公开一种风力发电机组变频器的节能冷却降温系统，利用塔筒的烟囱效应，让自然风与位于塔筒内的不锈钢管表面充分接触并带走热量，使位于不锈钢管内带有变频器发热元件热量的冷却液迅速降温，在无需使用鼓风机的情况下，能达到很好的冷却降温效果，然而本装置虽然具有节能效果，但是变频器不同工作状态产生的热量不同，单纯的自然风冷难以达到散热的效果，散热效率有限，不满足高效的需求，中国专利CN104377884A公开一种电机和变频器的复合式水冷却系统，风冷冷水机组仅在环境温度较高，环境温度> 20-25摄氏度时投入使用，其余时间仅利用水冷，风冷和水冷的结合度不高，导致冷却效果有限。

针对现有的技术不足，需要进行进一步的改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效节能变频器，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高效节能变频器，包括矩形的变频器箱体、蓄水箱、水循环箱和气体循环箱，所述变频器箱体下侧设置有支腿，变频器箱体上设置有控制器，变频器箱体靠近上侧部位设置有第一隔板，利用第一隔板将变频器箱体分成工作腔以及位于工作腔上方的排气腔两部分，水循环箱靠近上侧部位设置有第二隔板，利用第二隔板将水循环箱分成散热部和设置在散热部上方的平流部两部分，且水循环箱的散热部下端与蓄水箱连通，变频器箱体前侧下部与蓄水箱固定连接，水循环箱和气体循环箱设置在蓄水箱上方，且水循环箱与变频器箱体前侧固定连接，气体循环箱与水循环箱前侧固定连接，变频器箱体工作腔紧贴内壁固定有水冷管，水冷管下端端口通向蓄水箱，蓄水箱内部固定有水泵，水泵通过导线与外置电源、控制器串联，且水泵与外置电源之间的导线上设置有控制开关，且水冷管下端端口与水泵连通，水冷管上端端口与水循环箱的平流部左端连通。

所述控制器包括一个开关管Q1、降压网络和四个控制筒，且四个控制筒并联，四个控制筒分别固定在变频器箱体工作腔四个侧边角，控制筒下端与变频器箱体箱体的工作腔连通，且控制筒上端与变频器箱体的排气腔连通，控制筒内设置有电阻杆，电阻杆上滑动连接有滑环，所述电阻杆上端通过导线与开关连接，且滑环通过导线与电源连接，利用电阻杆和滑环组成滑动电阻器便于调整电阻大小，四个滑动变阻器的编号依次为RP1、RP2、RP3、RP4，其中开关管为MOS管，漏极为输入端，源极为输出端，栅极为控制端，降压网络为串联连接在电源正极和负极之间的电阻R1、R2；所述开关管的输入端为开关电路的输入端，开关管的输出端为开关电路的输出端，开关管的控制端为开关电路的控制端；开关管的控制端通过电阻R1、R2的连接端连接至与之对应的触头，控制开关SKT连接至电源负极。

优选的，所述变频器箱体上侧壁、下侧壁和隔板上均匀分布有通气孔，便于空气流通，且隔板上通气孔数量少于变频器箱体上侧壁、下侧壁上通气孔的数量，且变频器箱体上侧壁、下侧壁通气孔数量相同。

优选的，所述第二隔板上均匀分布有通水孔，便于平流部的水流均匀进入到散热部内，分散均匀，便于散热。

优选的，所述气体循环箱上下两端均设置有通气孔，便于气体流通。

优选的，所述滑环上均匀分布有通气孔，便于气流通过。

本发明的有益效果是：

1、本发明在使用时，开启控制器的开关，使水泵启动，利用水泵将蓄水箱内的水抽到水冷管内，对变频器箱体的工作腔进行降温，散热部内的水流通过热传递作用对气体循环箱内的空气加热，引发烟筒效应，利用水冷管降低变频器箱体热量，同时利用烟筒效应不断的对水流降温，有利于水流及时将热量散到空气中，防止水流温度过高，影响吸热效果，相比水冷方式，利用烟筒效应辅助回流散热，进一步提升散热效果；

2、在散热的过程中，变频器箱体工作腔内温度升高同样引发烟筒效应，利用自然风冷对变频器箱体进行散热，水冷和风冷散热结合进一步提升散热效果，且利用烟筒效应的风冷方式不需要消耗额外能源，节能环保；

3、进入变频器箱体工作腔的部分空气进入到控制筒内，吹向滑环，变频器箱体工作腔内部温度越高，烟筒效应的作用越大，在烟筒效用产生的气流作用下，滑环向上滑动的距离越远，水泵连接的控制器电阻越小，水泵分得的电压越高，水泵功率越大，水冷管内水冷循环的速度越快，而变频器箱体工作腔内部温度降低时，变频器箱体工作腔内外温度差减小，烟筒效应产生的气流减小，滑环向上滑动的距离减小，水泵连接的控制器电阻变大，根据串联电路的特性，此时水泵分得的电压降低，水泵功率降低，水泵根据变频器箱体温度变化自动调整工作状态，实现电力的合理利用，在保证变频器高效工作的同时，实现节能的作用，且将风冷和水冷结合，利用温度对风冷的影响调节水冷，确保冷却的效果。

4、控制开关SKT拨动至与触头电连接时，电阻R2被控制开关STK短接，触头对应的MOS管的栅源电压小于MOS管的截止电压，MOS管截止，此时水泵开启；当控制开关STK拨动至与触头电分离时，触头对应的MOS管的栅源电压为电阻R2的电压，电压值大于MOS管的截止电压，MOS管导通，水泵关闭，MOS管确保电压的稳定，使得水泵稳定工作。

附图说明

图1为本发明外部右视结构图；

图2为本发明内部右视结构图；

图3为本发明图2中A-A部位结构图；

图4为本发明图2中B-B部位结构图；

图5为本发明控制器电路图。

图中标号：1变频器箱体；101第一隔板；2蓄水箱；3水循环箱；301第二隔板；4气体循环箱；5水冷管；6水泵；7控制筒；8电阻杆；9滑环。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1-5所示，一种高效节能变频器，包括矩形的变频器箱体1、蓄水箱2、水循环箱3和气体循环箱4，所述变频器箱体1下侧设置有支腿，变频器箱体1上设置有控制器，变频器箱体1靠近上侧部位设置有第一隔板101，利用第一隔板101将变频器箱体1分成工作腔以及位于工作腔上方的排气腔两部分，水循环箱3靠近上侧部位设置有第二隔板301，利用第二隔板301将水循环箱3分成散热部和设置在散热部上方的平流部两部分，且水循环箱3的散热部下端与蓄水箱2连通，变频器箱体1前侧下部与蓄水箱2固定连接，水循环箱3和气体循环箱4设置在蓄水箱2上方，且水循环箱3与变频器箱体1前侧固定连接，气体循环箱4与水循环箱3前侧固定连接，变频器箱体1工作腔紧贴内壁固定有水冷管5，水冷管5下端端口通向蓄水箱2，蓄水箱2内部固定有水泵6，水泵6通过导线与外置电源、控制器串联，且水泵6与外置电源之间的导线上设置有控制开关，且水冷管5下端端口与水泵6连通，水冷管5上端端口与水循环箱3的平流部左端连通。

在本实施例中，所述控制器包括一个开关管Q1、降压网络和四个控制筒7，且四个控制筒7并联，四个控制筒7分别固定在变频器箱体1工作腔四个侧边角，控制筒7下端与变频器箱体1箱体的工作腔连通，且控制筒1上端与变频器箱体1的排气腔连通，控制筒7内设置有电阻杆8，电阻杆8上滑动连接有滑环9，所述电阻杆8上端通过导线与开关连接，且滑环9通过导线与电源连接，利用电阻杆8和滑环9组成滑动电阻器便于调整电阻大小，四个滑动变阻器的编号依次为RP1、RP2、RP3、RP4，其中开关管为MOS管，漏极为输入端，源极为输出端，栅极为控制端，降压网络为串联连接在电源正极和负极之间的电阻R1、R2；所述开关管的输入端为开关电路的输入端，开关管的输出端为开关电路的输出端，开关管的控制端为开关电路的控制端；开关管的控制端通过电阻R1、R2的连接端连接至与之对应的触头，控制开关SKT连接至电源负极。

在本实施例中，所述变频器箱体1上侧壁、下侧壁和隔板101上均匀分布有通气孔，便于空气流通，且隔板101上通气孔数量少于变频器箱体1上侧壁、下侧壁上通气孔的数量，且变频器箱体1上侧壁、下侧壁通气孔数量相同。

在本实施例中，所述第二隔板301上均匀分布有通水孔，便于平流部的水流均匀进入到散热部内，分散均匀，便于散热。

在本实施例中，所述气体循环箱4上下两端均设置有通气孔，便于气体流通。

在本实施例中，所述滑环9上均匀分布有通气孔，便于气流通过。

本发明的工作原理：本发明在使用时，开启控制器的开关，使水泵6启动，利用水泵6将蓄水箱2内的水抽到水冷管5内，对变频器箱体1的工作腔进行降温，水流吸收变频器箱体1的工作腔内的热量，提高水流自身温度降低变频器箱体1温度，防止变频器箱体1工作温度过高，之后水流进入水循环箱3的平流部，并且通过第二隔板301上的通水孔均匀的进入散热部内，散热部内的水流通过热传递作用对气体循环箱4内的空气加热，使气体循环箱4与空气外部空气形成温度差，产生了密度擦差，于是形成压力差，引发烟筒效应，气体循环箱4内温度高的空气因为比重小而上升从气体循环箱4上端通气孔排出，且外界空气从气体循环箱4下端通气孔进入，利用水冷管5降低变频器箱体1热量，同时利用烟筒效应不断的对水流降温，有利于水流及时将热量散到空气中，防止水流温度过高，影响吸热效果，相比水冷方式，利用烟筒效应辅助回流散热，进一步提升散热效果；

在散热的过程中，变频器箱体1工作腔内温度升高同样引发烟筒效应，使外界空气依次通过 变频器箱体1下侧壁、第一隔板101和变频器箱体1上侧壁的通气孔，利用自然风冷对变频器箱体1进行散热，水冷和风冷散热结合进一步提升散热效果，且利用烟筒效应的风冷方式不需要消耗额外能源，节能环保。

由于隔板101上通气孔数量少于变频器箱体1上侧壁、下侧壁上通气孔的数量，进入变频器箱体1工作腔的部分空气进入到控制筒7内，吹向滑环9，使滑环9向上滑动，且变频器箱体1工作腔内部温度越高，变频器箱体1工作腔内外温度差越大，烟筒效应的作用越大，在烟筒效用产生的气流作用下，四个滑环9向上滑动，调整RP1、RP2、RP3、RP4的大小，滑环9向上滑动的过程水泵6连接的控制器电阻越小，此时水泵6分得的电压越高，水泵6功率越大，水冷管5内水冷循环的速度越快，而变频器箱体1工作腔内部温度降低时，变频器箱体1工作腔内外温度差减小，烟筒效应产生的气流减小，滑环9向上滑动的距离减小，水泵6连接的控制器电阻变大，根据串联电路的特性，此时水泵6分得的电压降低，水泵6功率降低，水冷管5内水冷循环的速度降低，利用温度引发的烟筒效应反作用调整水泵6功率，使水泵根据变频器箱体1温度变化自动调整工作状态，实现电力的合理利用，在保证变频器高效工作的同时，实现节能的作用。

所述控制开关SKT拨动至与触头电连接时，电阻R2被控制开关STK短接，触头对应的MOS管的栅源电压小于MOS管的截止电压，MOS管截止，此时水泵开启；当控制开关STK拨动至与触头电分离时，触头对应的MOS管的栅源电压为电阻R2的电压，电压值大于MOS管的截止电压，MOS管导通，水泵关闭。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高效节能变频器，包括矩形的变频器箱体、蓄水箱、水循环箱和气体循环箱，其特征在于：所述变频器箱体下侧设置有支腿，变频器箱体上设置有控制器，变频器箱体靠近上侧部位设置有第一隔板，水循环箱靠近上侧部位设置有第二隔板，且水循环箱的散热部下端与蓄水箱连通，变频器箱体前侧下部与蓄水箱固定连接，水循环箱和气体循环箱设置在蓄水箱上方，且水循环箱与变频器箱体前侧固定连接，气体循环箱与水循环箱前侧固定连接，变频器箱体工作腔紧贴内壁固定有水冷管，水冷管下端端口通向蓄水箱，蓄水箱内部固定有水泵，水泵通过导线与外置电源、控制器串联，且水泵与外置电源之间的导线上设置有控制开关，且水冷管下端端口与水泵连通，水冷管上端端口与水循环箱的平流部左端连通，所述控制器包括一个开关管Q1、降压网络和四个控制筒，且四个控制筒并联，四个控制筒分别固定在变频器箱体工作腔四个侧边角，控制筒下端与变频器箱体的工作腔连通，且控制筒上端与变频器箱体的排气腔连通，控制筒内设置有电阻杆，电阻杆上滑动连接有滑环，所述电阻杆上端通过导线与开关连接，且滑环通过导线与电源连接，利用电阻杆和滑环组成滑动电阻器便于调整电阻大小，四个滑动变阻器的编号依次为RP1、RP2、RP3、RP4，其中开关管为MOS管，漏极为输入端，源极为输出端，栅极为控制端，降压网络为串联连接在电源正极和负极之间的电阻R1、R2；所述开关管的输入端为开关电路的输入端，开关管的输出端为开关电路的输出端，开关管的控制端为开关电路的控制端；开关管的控制端通过电阻R1、R2的连接端连接至与之对应的触头，控制开关SKT连接至电源负极。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能变频器，其特征在于，所述变频器箱体上侧壁、下侧壁和隔板上均匀分布有通气孔，便于空气流通，且隔板上通气孔数量少于变频器箱体上侧壁、下侧壁上通气孔的数量，且变频器箱体上侧壁、下侧壁通气孔数量相同。

3.根据权利要求1所述的一种高效节能变频器，其特征在于，所述第二隔板上均匀分布有通水孔，便于平流部的水流均匀进入到散热部内，分散均匀，便于散热。

4.根据权利要求1所述的一种高效节能变频器，其特征在于，所述气体循环箱上下两端均设置有通气孔，便于气体流通。

5.根据权利要求1所述的一种高效节能变频器，其特征在于，所述滑环上均匀分布有通气孔，便于气流通过。

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