CN114362486A - 一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元 - Google Patents
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Abstract
本发明专利提供了一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元方案，解决电力电子变压器中传统散热器散热效率不高的问题；采用模块化的模组单元设计，产品的生产效率及装配工艺性有所提升；采用热管散热器进行散热，通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，利用毛吸作用等流体原理达到良好的散热效果，具有很高的热响应性，且结构简单紧凑、重量轻、体积小、维护方便，模组单元整体散热效率高；增加冗余回路，提升可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元。
背景技术
随着智能电网、能量路由等新兴电网技术的快速发展，传统变压器由于体积大、空载损耗高，不能隔离故障等缺点，已无法满足我国建设坚强智能电网的需求。电力电子变压器作为新型配电设备，能克服传统变压器的缺点，并实现变压、电气隔离、功率调节与控制等多种功能，满足建设智能电网的需求。
电力电子变压器通常采用模块化级联拓扑，一般由高压模组、高频变压器、低压模组等组成。现有电力电子变压器的散热方式通常以强制风冷为主，散热器主要为铝合金材质的翅片型散热器，由于电力电子变压器的功率密度较高，传统散热器的降温程度有限，散热效果往往不能满足要求。
发明内容
本发明针对现有方案存在的不足和缺陷，提供了一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元，解决电力电子变压器中传统散热器散热效率不高的问题；采用模块化的模组单元设计，产品的生产效率及装配工艺性有所提升；采用热管散热器进行散热，模组单元整体散热效率高；增加冗余回路，产品的可靠性有所提升。
为实现上述目的，本发明提出了一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元，包括功率模块、热管理组件、冗余回路组件、模组壳体，其中：
功率模块，为整个模组的核心组件，包括CHB模块和DAB模块；
热管理组件，包括散热器基板、热管散热器和散热风道，加强对功率模块的散热，提升了模组单元的整体散热效率；
冗余回路组件，在必要时冗余该模组，实现无缝切换，故障隔离，进一步提高整机的稳定性；
模组壳体，对模组内部组件起支撑和保护作用。
本发明系统整体架构采用级联H桥(CHB)拓扑，使用星型接法进行多模块串联，CHB模块和DAB模块通过母线连接排进行电气连接。
进一步的，所述功率模块包含CHB模块、DAB模块和母线连接排，CHB模块和DAB模块并列栓接在散热器基板上，热管散热器固定在散热风道的近进风口处；CHB模块和DAB模块的布置尽量靠近模组的进风口端，以便获得更好的散热效果。
进一步的，所述功率模块，所述母线连接排采用叠层母排形式，降低母线连接的杂散电感，保护功率模块不受损坏。
进一步的，所述热管散热器为重力热管，蒸发端安装在散热器基板上与发热器件相接触，冷凝端置于散热风道中，热量的传导具有方向性；与普通热管相比重力热管没有吸液芯，冷凝液从冷凝端返回蒸发端不是靠吸液芯产生的毛细力，而是靠冷凝液自身的重力，因此与传统热管相比结构简单、成本低。
进一步的，所述热管理组件，还包含风扇，所述风扇安装在模组壳体的侧板上。
进一步的，所述模组壳体，包含钣金件和绝缘件，其材质为覆铝锌板、SMC绝缘板。
进一步的，所述冗余回路组件，在模组发生故障时将输入端铜排短接，将故障模组冗余掉，实现无缝切换，故障隔离，提高整机的稳定性；
本发明的有益技术效果：本发明应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元，采用模块化的模组单元设计，产品的生产效率及装配工艺性有所提升；采用热管散热器进行散热，模组单元整体散热效率高；增加冗余回路，产品的可靠性有所提升。
附图说明
图1是本发明应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元的模组结构示意图。
图2是本发明应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元的内部组件示意图。
图3是本发明应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元的热管散热器组件示意图。
图4是本发明应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元的风扇组件示意图。
图5是本发明应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元的冗余组件示意图。
其中，1-模组壳体、2-热管理组件、3-功率模块、4-冗余回路组件、5-风扇。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，本发明模组单元整体采用模块化结构，整体结构尺寸宽×深×高为179mm×495mm×456mm，前面板与上顶板分别布置拉手和提手，方便进行模块的抽拉和转运；
如图2所示，模组单元内部组件采用模块化设计，从上到下依次为1-模组壳体、2-热管理组件、3-功率模块和4-冗余回路组件。
如图3所示，热管理组件包括散热器基板、热管散热器、散热风道和风扇5，其中，热管散热器为重力热管，其蒸发端安装在散热器基板上与发热器件相接触，冷凝端置于散热风道中，利用热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，通过重力热管将热量迅速传递到散热风道内。
如图4所示，风扇5采用吹风形式，风扇安装在模组壳体的侧板上，热管散热器固定在散热风道的近进风口处，通过风扇将热管散热器传递的热量排出，提高了散热效率。
如图5所示，冗余组件主要包括冗余继电器，在模组发生故障、停机等异常时可以无缝切换冗余模式，将模组的输入端铜排短接，将故障模组冗余掉，提高了整个系统的可靠性、安全性；
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。
Claims (6)
1.一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元，其特征在于，包括功率模块、热管理组件、冗余回路组件、模组壳体，其中：
功率模块，为整个模组的核心组件，包括CHB模块和DAB模块；
热管理组件，加强对功率模块的散热，包括散热器基板、热管散热器和散热风道；
冗余回路组件，在必要时冗余该模组；
模组壳体，对模组内部组件起到支撑和保护作用。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元，其特征在于，所述功率模块包含CHB模块、DAB模块和母线连接排，CHB模块和DAB模块并列栓接在散热器基板上，热管散热器固定在散热风道的近进风口处；CHB模块和DAB模块的布置位置尽量靠近模组的进风口端，以便获得更好的散热效果。
3.根据权利要求2所述的一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元，其特征在于，所述热管散热器为重力热管，蒸发端安装在散热器基板上与发热器件相接触，冷凝端置于散热风道中，热量的传导具有方向性。
4.根据权利要求1所述的一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元，其特征在于，所述热管理组件，还包含散热风扇，所述风扇安装在模组壳体的侧板上。
5.根据权利要求1所述的一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元，其特征在于，所述冗余回路组件，在模组发生故障时将输入端铜排短接，将故障模组冗余掉，实现无缝切换，故障隔离，提高整机的稳定性。
6.根据权利要求1所述的一种应用于电力电子变压器的热管散热的级联模组单元，其特征在于，所述模组壳体，包含钣金件和绝缘件，其材质为覆铝锌板、SMC绝缘板。
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