CN115102076A - 一种电控柜、控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有温控系统能实现自恒温的电控柜、控温方法，涉及电控柜技术领域，解决了电控柜温控效果差，影响电子元器件寿命的技术问题。该电控柜，包括柜本体、降温装置、升温装置和风扇，柜本体内装有主板和电气元件；降温装置和升温装置均安装在柜本体内，用于给柜本体内部提供冷源进行降温，或者是提供热源进行升温；风扇，安装在柜本体上，用于加速空气流动，以提高降温装置或升温装置的温控速度；柜本体为双层结构，包括内控柜和围设在内控柜外侧的外柜体，以在二者之间围合成供冷热气流流通的环流通道，降温装置、升温装置和风扇均设置在环流通道内，内控柜上开设有供气流流通的透气孔。本发明能达到电控柜内部的恒温控制。

Description

一种电控柜、控温方法

技术领域

本发明涉及电控柜技术领域，尤其是涉及一种具有温控系统能实现自恒温的电控柜、控温方法。

背景技术

电气设备的可靠性与元器件的好坏息息相关，元器件的工作温度与其使用寿命相关。传统的电控柜采用内部加装风扇的散热方式，这种方式对于一般外部环境较低时可以满足。若电控柜使用的场所环境温度相对较高时，如室内或炎热地区，采用这种方式并不能达到良好的散热效果。此外，对于电控柜若使用在严寒的地区，若温度低于其最低的工作温度或存储温度，也会对电子元器件造成影响。因此，对电控柜内的温度控制可以提高电子元器件的使用寿命。此外，电控柜通常有高功率、大电流的器件工作，其在工作过程中，会造成一定的电磁辐射，若工作在室内，将会影响其他设备的正常运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有温控系统能实现自恒温的电控柜、控温方法，以解决现有技术中存在的电控柜温控效果差，影响电子元器件寿命的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供的一种电控柜，增加升温装置与降温装置，达到电控柜内部的恒温控制，保证电子元器件在适宜的工作环境中运行，提高其寿命、保证电控柜的可靠性。

具体的，该电控柜包括柜本体、降温装置、升温装置和风扇，其中：

所述柜本体内装有主板和电气元件；

所述降温装置和所述升温装置均安装在所述柜本体内，用于给所述柜本体内部提供冷源进行降温，或者是提供热源进行升温；

所述风扇，安装在所述柜本体上，用于加速空气流动，以提高所述降温装置或所述升温装置的温控速度。

进一步的，所述柜本体为双层结构，包括内控柜和围设在所述内控柜外侧的外柜体，以在二者之间围合成供冷热气流流通的环流通道，所述降温装置、所述升温装置和所述风扇均设置在所述环流通道内，所述内控柜上开设有供气流流通的透气孔。

进一步的，所述透气孔开设在所述内控柜相对的两侧壁上。

进一步的，所述降温装置和所述升温装置对称设置在所述柜本体两侧。

进一步的，所述风扇数量为至少一个。

进一步的，所述升温装置的进出气口两侧均设置所述风扇。

进一步的，所述降温装置的进出气口两侧均设置所述风扇。

进一步的，所述降温装置为蒸发式降温装置、半导体降温装置或水冷型降温装置。

进一步的，所述升温装置为电加热型升温装置。

进一步的，所述降温装置包括蒸发器，所述蒸发器为筒形结构，由换热管呈螺旋盘绕而成，所述换热管上套设有增加散热面积的散热翅片。

进一步的，所述降温装置还包括压缩机和冷凝器，所述柜本体旁侧还设置有辅助柜体，所述压缩机和所述冷凝器安装在所述辅助柜体内。

进一步的，所述升温装置为筒形结构，侧壁上安装有多条加热带。

进一步的，所述内控柜内设置有温度传感器。

进一步的，所述温度传感器数量为两个，分别对称设置在所述内控柜上设置有所述透气孔的侧壁上。

第二方面，本发明提供的一种控温方法，基于所述电控柜进行温度控制的方法，包括如下步骤：

步骤S1、电控柜开始运行，风扇开启；

步骤S2、温度采集；

步骤S3、将采集到的温度与设定的安全温度区间T1-T2进行比对，根据比对结果，控制升温装置或降温装置的启停，执行一定时间后，返回到步骤S2进行温度重新采集，依次循环。

进一步的，步骤S3中，采集到的温度与设定的安全温度区间T1-T2进行比对，包括如下比对步骤

第一步比对，采集到的温度是否位于设定的安全温度区间T1-T2之间，如是，则关闭升温装置或降温装置，如不是，则执行第二步比对；

第二步比对、采集到的温度是否大于设定的安全温度区间的最高值T2，如是，则开启降温装置，如不是，则执行第三步比对；

第三步比对，采集到的温度是否小于设定的安全温度区间的最低值T1，如是，则开启升温装置。

进一步的，降温装置的开启包括如下步骤：

步骤A1、判断温差△T是否大于第一设定温差T3，如果△T>T3，则降温装置中的的压缩机运行频率为f1；

步骤A2、如△T≤T3，则判断温差△T是否大于第二设定温差T4，如果△T>T4，则降温装置中的的压缩机运行频率为f2；

步骤A3、如△T≤T4，则判断温差△T是否大于第三设定温差T5，如果△T>T5，则降温装置中的的压缩机运行频率为f3；

其中，△T为采集到的温度与设定的安全温度区间的最高值T2之间的温差；T3＞T4＞T5。

进一步的，升温装置的开启包括如下步骤：

步骤B1、判断温差△T是否大于第四设定温度T6，如果△T≤T6，则升温装置中开启第一数量的电加热；如果△T＞T6，则继续进行步骤B2；

步骤B2、判断温差△T是否大于第五设定温差T7，如果△T≤T7，则升温装置中开启第二数量的电加热；如果△T＞T7，则继续执行步骤B3；

步骤B3、判断温差△T是否大于第六设定温度T8，如果△T≤T8，则升温装置中开启第三数量的电加热；

其中，T6＜T7＜T8,第一数量＜第二数量＜第三数量。

本发明提供的电控柜，增加升温装置与降温装置，达到电控柜内部的恒温控制，保证电子元器件在适宜的工作环境中运行，提高其寿命、保证电控柜的可靠性；通过改变电控柜内部的结构，设置成双层结构，在内控柜中安装各个电气元件，而在外柜体和内控柜之间形成环流通道，并将升温装置和降温装置均安装在环流通道内，在内控柜的侧壁上设置透气孔，便于环流通道内的气流与内控柜内部的气流进行循环，从而进行降温或升温，不仅实现了控温功能，而且使其具有良好气密性和电磁兼容性能；

本发明提供的控温方法，通过采集温度与设定的安全温度区间进行比对，实现升温装置或降温装置的启停控制，通过将采集温度与设定的高温保护值和低温保护值之间的温差比对，实现升温装置或降温装置的频率或加热功率的选择，不仅实现了电控柜内恒温控制，而且还可以根据实际情况进行有针对性的控制，节能降耗，温控效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明电控柜的总体正视图；

图2是本发明电控柜结构框架正视图；

图3是本发明降温装置的结构示意图；

图4是本发明内控柜上透气孔的结构示意图；

图5是本发明升温装置的结构示意图；

图6是本发明电控柜中控制器硬件结构图；

图7是本发明控温方法的控制流程图；

图8是本发明控温方法中降温装置的控制流程图；

图9是本发明控温方法中升温装置的控制流程图。

图中1、降温装置；2、升温装置；3、风扇；4、内控柜；5、外柜体；6、压缩机安装空间；7、冷凝器安装空间；8、透气孔；9、辅助柜体；10、温度传感器；11、环流通道；12、加热带。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种电控柜，包括柜本体、降温装置1、升温装置2和风扇3，其中：

柜本体内装有主板和电气元件；

降温装置1和升温装置2均安装在柜本体内，用于给柜本体内部提供冷源进行降温，或者是提供热源进行升温；

风扇3，安装在柜本体上，用于加速空气流动，以提高降温装置1或升温装置2的温控速度。在运行过程中风扇一直保持开启状态，为了确保可靠性，风扇可以设计成多路备用的方式，以防止失效造成散热不佳。

本发明提供的电控柜，增加升温装置与降温装置，达到电控柜内部的恒温控制，保证电子元器件在适宜的工作环境中运行，提高其寿命、保证电控柜的可靠性。

在一些实施例中，如图2所示，柜本体为双层结构，包括内控柜4和围设在内控柜4外侧的外柜体5，以在二者之间围合成供冷热气流流通的环流通道，降温装置1、升温装置2和风扇3均设置在环流通道11内，内控柜4上开设有供气流流通的透气孔8，透气孔8为圆孔，通过圆孔实现内控柜4内部与环流通道11内的气体交换。

通过改变电控柜内部的结构，设置成双层结构，在内控柜中安装各个电气元件，而在外柜体和内控柜之间形成环流通道，并将升温装置和降温装置均安装在环流通道内，在内控柜的侧壁上设置透气孔，便于环流通道内的气流与内控柜内部的气流进行循环，从而进行降温或升温，不仅实现了控温功能，而且使其具有良好气密性和电磁兼容性能。

如图4所示，具体的，透气孔8开设在内控柜4相对的两侧壁上。

如图1所示，在本实施例中，降温装置1和升温装置2对称设置在柜本体两侧，在此需要说明的是，降温装置1和升温装置2与透气孔8分别设置在柜本体的四个侧面上。

为了增加系统的安全性，风扇3设置成多路备用的方式，以保证个别故障时，其他风扇3可以正常工作，所以，在本实施例中，风扇3数量为至少一个。

在本实施例中，风扇3设置有四个。其中，

升温装置2的进出气口两侧均设置风扇3。

降温装置1的进出气口两侧均设置风扇3。

通过此种结构设置，不仅保证了系统运行的安全性，而且还能加速气流在升温装置2和降温装置1内的流动速度，加快热气流或冷气流的流通。

需要说明的是，降温装置1为可以为蒸发式降温装置、半导体降温装置或水冷型降温装置。具体采用哪种形式均可，在此不做具体限定，以下以蒸发式降温装置为例进行具体说明。

升温装置2为电加热型升温装置。

如图3所示，在本实施例中，降温装置1包括蒸发器，蒸发器为圆柱形筒状结构，由换热管呈螺旋盘绕而成，换热管上套设有增加散热面积的散热翅片。使用时，气流由风扇3抽入由蒸发器的筒形一端进入到内部，与换热管和散热翅片进行换热后，由另一侧的风扇3抽出。

也就是说，通过风扇作用将环流通道11的空气流入圆柱形蒸发器，对气体进行冷却，冷却后的空气通过透气孔与内控柜4内的空气换热。为了达到节能的目的，压缩机采用变频调速进行控制，根据内控柜4内的温度进行频率调节。

具体的，蒸发器布置在环流通道内。

如图1和图2所示，降温装置1还包括压缩机和冷凝器，柜本体旁侧还设置有辅助柜体9，压缩机和冷凝器安装在辅助柜体9内，具体的，辅助柜体9内设有压缩机安装空间6和冷凝器安装空间7，以便于压缩机和冷凝器的布置安装。

如图5所示，具体的，在本实施例中，升温装置2为方形筒状结构，侧壁上安装有多条加热带12。使用时，气流经风扇3抽入到筒形升温装置2内部，然后由侧壁上的加热带12加热后，气流经另一侧的风扇3从升温装置2中抽出。

也就是说，采用电加热对柜体内的空气进行升温，通过风扇作用将环流通道的空气流入方形升温装置中，对气体进行加热，加热的空气通过挡板的圆孔与内控柜4内的空气换热。为满足不同温度环境下的控制，采用多路电加热的控制，需要时可以开启其中的一路或多路。

内控柜4内设置有温度传感器10。通过温度传感器10进行柜体内的温度测量，根据测量温度以开启升温装置2或降温装置1。

为了提高控温精度，温度传感器10数量为两个，分别对称设置在内控柜4上设置有透气孔8的侧壁上。

进一步的，如图6所示，电控柜中还包括控制器，该控制器可由现有技术中的产品如PLC芯片实现，经编程实现相应的控制，具体的该主芯片包括对风扇控制模块、降温装置控制模块、升温装置控制模块，还包括与温度采集部分实现信息传递和控制的温度采集模块。控制器：用于控制降温、升温和电风扇的工作状态，处理温度采集数据，按照流程图对这些设备进行检测与控制。

如图7所示，本发明提供的一种控温方法，基于上述的电控柜进行温度控制的方法，包括如下步骤：

步骤S1、电控柜开始运行，风扇3开启.电控柜内的电气元件等开始释放热量；

步骤S2、通过温度传感器10进行电控柜内部的温度采集；

步骤S3、将采集到的温度与设定的安全温度区间T1-T2进行比对，根据比对结果，控制升温装置2或降温装置1的启停，执行一定时间后，也就是升温装置2升温一段时间后、降温装置1降温一段时间后，或者是，升温装置2和降温装置1均未运行但电控柜运行一段时间后，返回到步骤S2进行温度重新采集，依次循环。

如图7所示，作为本发明的一种可选实施方式，步骤S3中，采集到的温度与设定的安全温度区间进行比对，包括如下比对步骤

第一步比对，采集到的温度是否位于设定的安全温度区间T1-T2之间，如是，则关闭升温装置2或降温装置1，如不是，则执行第二步比对；

第二步比对、采集到的温度是否大于设定的安全温度区间的最高值T2，如是，则开启降温装置1，如不是，则执行第三步比对；

第三步比对，采集到的温度是否小于设定的安全温度区间的最低值T1，如是，则开启升温装置2。

降温装置1和升温装置2开启一定时间后，均需返回到温度采集部分，重新进行温度采集，然后再次进行温度比对，然后根据比对结果再次执行相应的控制动作。

如图8所示，作为本发明的一种可选实施方式，降温装置1的开启包括如下步骤：

步骤A1、判断温差△T是否大于第一设定温差T3，如果△T>T3，则降温装置1中的的压缩机运行频率为f1；

步骤A2、如△T≤T3，则判断温差△T是否大于第二设定温差T4，如果△T>T4，则降温装置1中的的压缩机运行频率为f2；

步骤A3、如△T≤T4，则判断温差△T是否大于第三设定温差T5，如果△T>T5，则降温装置1中的的压缩机运行频率为f3；

其中，△T为采集到的温度与设定的安全温度区间的最高值T2之间的温差；T3＞T4＞T5。此处的T1-T5的温度值可根据实际情况选择设置。

如图9所示，作为本发明的一种可选实施方式，升温装置2的开启包括如下步骤：

步骤B1、判断温差△T是否大于第四设定温度T6，如果△T≤T6，则升温装置2中开启第一数量的电加热；如果△T＞T6，则继续进行步骤B2；

步骤B2、判断温差△T是否大于第五设定温差T7，如果△T≤T7，则升温装置2中开启第二数量的电加热；如果△T＞T7，则继续执行步骤B3；

步骤B3、判断温差△T是否大于第六设定温度T8，如果△T≤T8，则升温装置2中开启第三数量的电加热；

其中，T6＜T7＜T8,第一数量＜第二数量＜第三数量。

在本实施例中，第一数量可以为一个，第二数量可以为两个，第三数量可以为三个，当然，也可以采用其他数量，在此不做具体限定。

总体控制流程如下：风扇处于长期工作状态，保证内控柜内的空气快速流动。温度传感器实时采集内控柜内的温度，设定温度点T1、T2分别为20℃、30℃，此温度点也可以调整。当检测到温度大于30℃时，开启降温装置；当检测到温度小于20℃时，开启升温装置。

本专利中所述的温度设置可以根据实际的要求，增加或减少温差点的设置精度。

本发明提供的控温方法，通过采集温度与设定的安全温度区间进行比对，实现升温装置或降温装置的启停控制，通过将采集温度与设定的高温保护值和低温保护值之间的温差比对，实现升温装置或降温装置的频率或加热功率的选择，不仅实现了电控柜内恒温控制，而且还可以根据实际情况进行有针对性的控制，节能降耗，温控效率高。

这里首先需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种电控柜，其特征在于，包括柜本体、降温装置、升温装置和风扇，其中：

所述柜本体内装有主板和电气元件；

所述降温装置和所述升温装置均安装在所述柜本体内，用于给所述柜本体内部提供冷源进行降温，或者是提供热源进行升温；

所述风扇，安装在所述柜本体上，用于加速空气流动，以提高所述降温装置或所述升温装置的温控速度。

2.根据权利要求1所述的电控柜，其特征在于，所述柜本体为双层结构，包括内控柜和围设在所述内控柜外侧的外柜体，以在二者之间围合成供冷热气流流通的环流通道，所述降温装置、所述升温装置和所述风扇均设置在所述环流通道内，所述内控柜上开设有供气流流通的透气孔。

3.根据权利要求2所述的电控柜，其特征在于，所述透气孔开设在所述内控柜相对的两侧壁上。

4.根据权利要求1或2或3所述的电控柜，其特征在于，所述降温装置和所述升温装置对称设置在所述柜本体两侧。

5.根据权利要求1所述的电控柜，其特征在于，所述风扇数量为至少一个。

6.根据权利要求1或5所述的电控柜，其特征在于，所述升温装置的进出气口两侧均设置所述风扇。

7.根据权利要求1或5所述的电控柜，其特征在于，所述降温装置的进出气口两侧均设置所述风扇。

8.根据权利要求1所述的电控柜，其特征在于，所述降温装置为蒸发式降温装置、半导体降温装置或水冷型降温装置。

9.根据权利要求1所述的电控柜，其特征在于，所述升温装置为电加热型升温装置。

10.根据权利要求1所述的电控柜，其特征在于，所述降温装置包括蒸发器，所述蒸发器为筒形结构，由换热管呈螺旋盘绕而成，所述换热管上套设有增加散热面积的散热翅片。

11.根据权利要求10所述的电控柜，其特征在于，所述降温装置还包括压缩机和冷凝器，所述柜本体旁侧还设置有辅助柜体，所述压缩机和所述冷凝器安装在所述辅助柜体内。

12.根据权利要求1所述的电控柜，其特征在于，所述升温装置为筒形结构，侧壁上安装有多条加热带。

13.根据权利要求2所述的电控柜，其特征在于，所述内控柜内设置有温度传感器。

14.根据权利要求13所述的电控柜，其特征在于，所述温度传感器数量为两个，分别对称设置在所述内控柜上设置有所述透气孔的侧壁上。

15.一种控温方法，其特征在于，基于如权利要求1-14中任一项所述的电控柜进行温度控制的方法，包括如下步骤：

步骤S1、电控柜开始运行，风扇开启；

步骤S2、温度采集；

步骤S3、将采集到的温度与设定的安全温度区间T1-T2进行比对，根据比对结果，控制升温装置或降温装置的启停，执行一定时间后，返回到步骤S2进行温度重新采集，依次循环。

16.根据权利要求15所述的控温方法，其特征在于，步骤S3中，采集到的温度与设定的安全温度区间T1-T2进行比对，包括如下比对步骤

第一步比对，采集到的温度是否位于设定的安全温度区间T1-T2之间，如是，则关闭升温装置或降温装置，如不是，则执行第二步比对；

第二步比对、采集到的温度是否大于设定的安全温度区间的最高值T2，如是，则开启降温装置，如不是，则执行第三步比对；

第三步比对，采集到的温度是否小于设定的安全温度区间的最低值T1，如是，则开启升温装置。

17.根据权利要求16所述的控温方法，其特征在于，降温装置的开启包括如下步骤：

步骤A1、判断温差△T是否大于第一设定温差T3，如果△T>T3，则降温装置中的的压缩机运行频率为f1；

步骤A2、如△T≤T3，则判断温差△T是否大于第二设定温差T4，如果△T>T4，则降温装置中的的压缩机运行频率为f2；

步骤A3、如△T≤T4，则判断温差△T是否大于第三设定温差T5，如果△T>T5，则降温装置中的的压缩机运行频率为f3；

其中，△T为采集到的温度与设定的安全温度区间的最高值T2之间的温差；T3＞T4＞T5。

18.根据权利要求16所述的控温方法，其特征在于，升温装置的开启包括如下步骤：

步骤B1、判断温差△T是否大于第四设定温度T6，如果△T≤T6，则升温装置中开启第一数量的电加热；如果△T＞T6，则继续进行步骤B2；

步骤B2、判断温差△T是否大于第五设定温差T7，如果△T≤T7，则升温装置中开启第二数量的电加热；如果△T＞T7，则继续执行步骤B3；

步骤B3、判断温差△T是否大于第六设定温度T8，如果△T≤T8，则升温装置中开启第三数量的电加热；

其中，T6＜T7＜T8,第一数量＜第二数量＜第三数量。

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