CN115209701A - 一种散热风道结构及电网模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种散热风道结构及电网模拟器，用于对功率单元进行散热，功率单元包括功率模组和与功率模组相匹配的电气器件，散热风道结构包括风道腔和风道挡板，其中，风道腔具有进风口和出风口；风道挡板设置于风道腔内，且将风道腔分隔成与进风口连通的进风腔和与出风口连通的排风腔；功率模组安装于进风腔，电气器件安装于排风腔，且风道挡板上设置有用于将功率模组的出风侧气流引流至电气器件的进风侧的通风口。该散热风道结构，位于排气腔内的电气器件的热气流能够及时排走，避免电气器件温升难以控制的情况发生，从而有助于提升功率单元的散热效果。

Description

一种散热风道结构及电网模拟器

技术领域

本发明涉及模组散热技术领域，更具体地说，涉及一种散热风道结构及电网模拟器。

背景技术

电网模拟器作为目前风电业务领域的新产品，产品结构暂无成熟的体系。市面上大功率的5MW以上电网模拟器产品还较少，散热方案不明确。目前5MW以下的散热方案为两侧的功率模组(比如，桥侧与网侧功率模组)共用单个热管散热器，热风经过散热器后再流经与功率模组相匹配的电气器件(比如，电抗器)进行冷却，与功率模组相匹配的电气器件无明确散热风道导致这些电气器件温升难以控制。尤其是当电网模拟器功率高于5MW时，由于热损耗过大，采用现有的散热结构对功率单元的电气元件进行散热，散热效果会更差。

综上所述，如何解决电网模拟器中功率单元的散热效果差的问题已经成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种散热风道结构及电网模拟器，以解决电网模拟器中功率单元的散热效果差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种散热风道结构，用于对功率单元进行散热，所述功率单元包括功率模组和与所述功率模组相匹配的电气器件，所述散热风道结构包括：

风道腔，具有进风口和出风口；

风道挡板，设置于所述风道腔内，且将所述风道腔分隔成与所述进风口连通的进风腔和与所述出风口连通的排风腔；

其中，所述功率模组安装于所述进风腔，所述电气器件安装于所述排风腔，且所述风道挡板上设置有用于将所述功率模组的出风侧气流引流至所述电气器件的进风侧的通风口。

可选地，所述功率模组包括模组框架、安装于所述模组框架内的功率模块及散热器，所述模组框架内形成有模组风道，所述散热器位于所述模组风道的进风侧，所述模组风道的出风侧与所述通风口相对布置。

可选地，所述功率模块包括在所述模组框架内呈左右分布的第一功率模块和第二功率模块，所述散热器包括用于对所述第一功率模块进行散热的第一散热器和用于对所述第二功率模块进行散热的第二散热器。

可选地，所述第一散热器与所述第二散热器在所述进风侧呈左右并列拼接布置。

可选地，所述第一散热器与所述第二散热器为结构形状相同的散热器，且呈左右对称分布；

或，所述第一散热器与所述第二散热器均为铲齿散热器，且二者的齿高呈差异分布；

或，所述第一散热器与所述第二散热器为两种不同结构形状的散热器组合。

可选地，所述第一功率模块和所述第二功率模块这两者中的一者为网侧功率模块，另一者为桥侧功率模块。

可选地，所述第一功率模块和第二功率模块均能够在所述模组框架内沿高度方向延伸扩容。

可选地，所述排风腔对应所述出风口的位置设置有排风扇；或，所述进风腔对应所述进风口的位置设置有进风扇。

可选地，所述电气器件沿所述通风口的周向方向围设布置有绝缘风道围板，所述绝缘风道围板的进口端与所述通风口相对。

可选地，所述排气腔内还设置有用于安装搁放所述电气器件的安装搁架。

可选地，所述通风口与所述功率单元一一对应布置，且所述通风口与所述功率模组的出风端口及所述电气器件的进风端口适配。

可选地，所述进风腔内具有自下而上依次分布的多层支托结构，每层所述支托结构上均设置有多个所述功率模组。

相比于背景技术介绍内容，上述散热风道结构，用于对功率单元进行散热，功率单元包括功率模组和与功率模组相匹配的电气器件，散热风道结构包括风道腔和风道挡板，其中，风道腔具有进风口和出风口；风道挡板设置于风道腔内，且将风道腔分隔成与进风口连通的进风腔和与出风口连通的排风腔；功率模组安装于进风腔，电气器件安装于排风腔，且风道挡板上设置有用于将功率模组的出风侧气流引流至电气器件的进风侧的通风口。该散热风道结构，通过将风道挡板将风道腔分隔成进风腔和排风腔，并且风道挡板上设置有用于将功率模组的出风侧气流引流至电气器件的进风侧的通风口，因此，在实际应用过程中，气流能够自进风口进入进风腔，然后通过通风口将流经功率模组的换热气流引流至与功率模组相匹配的电气器件上，对这些电气器件进一步散热，最终由排气腔上的出风口排走，继而位于排气腔内的电气器件的热气流能够及时排走，避免电气器件温升难以控制的情况发生，从而有助于提升功率单元的散热效果。

另外，本发明还提供了一种电网模拟器，包括散热风道结构，该散热风道结构为上述任一方案所描述的散热风道结构。由于该散热风道结构具有上述技术效果，因此具有该散热风道结构的电网模拟器也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

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为本发明实施例提供的散热风道结构的剖视结构示意图(图示中箭头代表气流走向)；

图2为本发明实施例提供的功率单元的外部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的功率单元的正面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的功率单元的侧面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的功率单元的模组风道结构示意图(图示中箭头代表气流走向)；

图6为本发明实施例提供的功率模组安装于进气腔自下而上依次布置的支托结构上的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第一散热器与第二散热器结构形式相同且左右对称布置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第一散热器与第二散热器均为铲齿散热器且二者的齿高呈差异分布的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的第一散热器与第二散热器为两种不同结构形状的散热器组合的结构示意图。

其中，图1-图9中：

功率单元1、功率模组11、模组框架111、模组风道1110、第一功率模块112、第二功率模块113、第一散热器114、第二散热器115、电气器件12、风道腔2、进风口20、进风腔21、排风腔22、风道挡板3、通风口31、排风扇4、绝缘风道围板5、安装搁架6、支托结构7。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种散热风道结构及电网模拟器，以解决电网模拟器中功率单元的散热效果差的问题。

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-图9，其中，图1为本发明实施例提供的散热风道结构的剖视结构示意图(图示中箭头代表气流走向)；图2为本发明实施例提供的功率单元的外部结构示意图；图3为本发明实施例提供的功率单元的正面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的功率单元的侧面结构示意图；图5为本发明实施例提供的功率单元的模组风道结构示意图(图示中箭头代表气流走向)；图6为本发明实施例提供的功率模组安装于进气腔自下而上依次布置的支托结构上的结构示意图；图7为本发明实施例提供的第一散热器与第二散热器结构形式相同且左右对称布置的结构示意图；图8为本发明实施例提供的第一散热器与第二散热器均为铲齿散热器且二者的齿高呈差异分布的结构示意图；图9为本发明实施例提供的第一散热器与第二散热器为两种不同结构形状的散热器组合的结构示意图。

本发明实施例提供了一种散热风道结构，参照图1，用于对功率单元1进行散热，功率单元1包括功率模组11和与功率模组11相匹配的电气器件12，散热风道结构包括风道腔2和风道挡板3，其中，风道腔2具有进风口20(具体可以设计成进风格栅的结构形式)和出风口；风道挡板3设置于风道腔2内，且将风道腔2分隔成与进风口20连通的进风腔21和与出风口连通的排风腔22；功率模组11安装于进风腔21，电气器件12安装于排风腔22，且风道挡板3上设置有用于将功率模组11的出风侧气流引流至电气器件12的进风侧的通风口31。

该散热风道结构，通过将风道挡板3将风道腔2分隔成进风腔21和排风腔22，并且风道挡板3上设置有用于将功率模组11的出风侧气流引流至电气器件12的进风侧的通风口31，因此，在实际应用过程中，气流能够自进风口20进入进风腔21，然后通过通风口31将流经功率模组11的换热气流引流至与功率模组11相匹配的电气器件12上，对这些电气器件12进一步散热，最终由排气腔22上的出风口排走，继而位于排气腔22内的电气器件12的热气流能够及时排走，避免电气器件12温升难以控制的情况发生，从而有助于提升功率单元1的散热效果。

需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解，为了保证风道腔2内气流具有流动动力，该风道腔2应当配备有吸风机或抽风机，比如，参照图1，排风腔22对应出风口的位置设置有排风扇4；也可以是进风腔21对应进风口20的位置设置有进风扇。实际应用过程中，可以根据具体布置需求选择布置，在此不做更具体的限定。

另外需要说明的是，上述与功率模组11相匹配的电气器件12具体可以是电抗器等器件，实际应用过程中，可以根据实际情况设定为需要的器件，在此不做更具体的限定。

在一些具体的实施方案中，上述功率模组11具体可以包括模组框架111、安装于模组框架111内的功率模块及散热器，模组框架111内形成有模组风道1110，散热器位于模组风道1110的进风侧，模组风道的出风侧与通风口31相对布置。通过将散热器布置于模组风道1110的进风侧，而模组风道1110的出风侧又与通风口31相对布置，继而能够使得散热器的热气流更快的被带走，有助于提升换热效果，另外，当功率单元1具有多个时，由于每个功率单元所对应的功率模组11均具有各自独立的模组风道1110，因此，能够有效避免各个功率模组之间散热性能的相关干扰，有助于提升散热的均匀性。

进一步的实施方案中，参照图2，上述功率模块具体可以包括在模组框架111内呈左右分布的第一功率模块112和第二功率模块113，散热器包括用于对第一功率模块112进行散热的第一散热器114和用于对第二功率模块113进行散热的第二散热器115。具体地，第一功率模块112和第二功率模块113这两者中的一者可以为网侧功率模块，另一者可以为桥侧功率模块，通过将网侧功率模块和桥侧功率模块分别设置对应的散热器，能够保证两个功率模块的散热需求。当然可以理解的是，上述采用左右分布的第一功率模块112和第二功率模块113的方式仅仅是本发明实施例的举例而已，实际应用过程中，还可以根据实际需求选择设计成其他分布方式，在此不做更具体的限定。

在一些具体的实施方案中，上述第一功率模块112和第二功率模块113均可以设计成能够在模组框架111内沿高度方向延伸扩容的结构形式，通过设计成该种结构形式，能够不改变多个功率单元在宽度方向的叠加尺寸，也不增加深度方向的尺寸，实现功率单元的扩容提升，同时还能够避免宽度和深度方向扩展对整机维护的影响。

更进一步的实施方案中，参照3所示，第一散热器114与第二散热器115在进风侧具体可以设计成呈左右并列拼接布置的方式。通过设计成该种方式，一方面更加方便散热器的布置，另一方面，通过进风侧冷风气流可以同时对第一散热器114和第二散热器115进行冷却，并且相比于两个散热器前后布置的方式来说，风阻更小，传热效果更好。

在一些具体的实施方案中，参照图7所示，上述第一散热器114和第二散热器115具体可以设计为结构形状相同的散热器，且呈左右对称分布；参照图8所示，也可以将第一散热器114和第二散热器115均设计为铲齿散热器，且二者的齿高呈差异分布；参照图9所示，还可以将第一散热器114和第二散热器115设计为两种不同结构形状的散热器组合。其中，散热器的具体结构形式，可以是铲齿散热器，也可以是热管散热器，还可以本领域技术人员常用的其他散热器结构形式，实际应用过程中，可根据功率单元损耗不同进行散热器及热管方案的分体布置，根据损耗大小进行齿厚、齿间距、基板厚度及散热器材料等不同纬度的调整以减少功率模组尺寸进行合理布局和成本优化。可以根据实际需求选择配置对应的散热器组合形式，在此不做更具体的限定。

在一些更具体的实施方案中，参照图4和图5并结合图1，上述电气器件12沿通风口31的周向方向可以围设布置有绝缘风道围板5，该绝缘风道围板5的进口端与通风口31相对。通过设计绝缘风道围板5，使得在风道挡板3的通风口31能够将由功率模组11出风侧的风导流进入绝缘风道围板5，在通过绝缘风道围板5向电气器件12(比如电抗器)传导气流，通过电气器件12的散热气隙带走电气器件12的热量，有助于提升电气器件12的散热效果。

在一些更具体的实施方案中，参照图2、图4和图5，上述排气腔22内还可以设置有用于安装搁放电气器件12的安装搁架6，通过设计安装搁架6，使得电气器件12的安装更加稳定可靠，其中，该安装搁架6具体可以设计成横跨排风腔22的支撑杆件(比如，工字钢、角铁等型钢)。

在一些更具体的实施方案中，参照图1，上述通风口31与功率单元1优选设计成一一对应布置的方式，并且优选设计成与功率模组11的出风端口及电气器件12的进风端口适配。通过设计成上述结构形式，能够使得每个功率单元能够通过进风腔21、对应的通风口31及排风腔22形成独立的散热风道系统，散热更加均匀。

在另外一些具体的实施方案中，参照图6所示，上述进风腔21内具体可以设计成具有自下而上依次分布的多层支托结构7，每层支托结构7上均设置有多个功率模组11。这样布置，使得功率模组的布置更加规整，更加方便安装维护。

另外，本发明还提供了一种电网模拟器，包括散热风道结构，该散热风道结构为上述任一方案所描述的散热风道结构。由于该散热风道结构具有上述技术效果，因此具有该散热风道结构的电网模拟器也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

应当理解，本申请中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，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一个或者更多个该特征。

本申请中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种散热风道结构，用于对功率单元(1)进行散热，所述功率单元(1)包括功率模组(11)和与所述功率模组(11)相匹配的电气器件(12)，其特征在于，所述散热风道结构包括：

风道腔(2)，具有进风口(20)和出风口；

风道挡板(3)，设置于所述风道腔(2)内，且将所述风道腔(2)分隔成与所述进风口(20)连通的进风腔(21)和与所述出风口连通的排风腔(22)；

其中，所述功率模组(11)安装于所述进风腔(21)，所述电气器件(12)安装于所述排风腔(22)，且所述风道挡板(3)上设置有用于将所述功率模组(11)的出风侧气流引流至所述电气器件(12)的进风侧的通风口(31)。

2.如权利要求1所述的散热风道结构，其特征在于，所述功率模组(11)包括模组框架(111)、安装于所述模组框架(111)内的功率模块及散热器，所述模组框架(111)内形成有模组风道(1110)，所述散热器位于所述模组风道(1110)的进风侧，所述模组风道的出风侧与所述通风口(31)相对布置。

3.如权利要求2所述的散热风道结构，其特征在于，所述功率模块包括在所述模组框架(111)内呈左右分布的第一功率模块(112)和第二功率模块(113)，所述散热器包括用于对所述第一功率模块(112)进行散热的第一散热器(114)和用于对所述第二功率模块(113)进行散热的第二散热器(115)。

4.如权利要求3所述的散热风道结构，其特征在于，所述第一散热器(114)与所述第二散热器(115)在所述进风侧呈左右并列拼接布置。

5.如权利要求4所述的散热风道结构，其特征在于，所述第一散热器(114)与所述第二散热器(115)为结构形状相同的散热器，且呈左右对称分布；

或，所述第一散热器(114)与所述第二散热器(115)均为铲齿散热器，且二者的齿高呈差异分布；

或，所述第一散热器(114)与所述第二散热器(115)为两种不同结构形状的散热器组合。

6.如权利要求3所述的散热风道结构，其特征在于，所述第一功率模块(112)和所述第二功率模块(113)这两者中的一者为网侧功率模块，另一者为桥侧功率模块。

7.如权利要求3所述的散热风道结构，其特征在于，所述第一功率模块(112)和第二功率模块(113)均能够在所述模组框架(111)内沿高度方向延伸扩容。

8.如权利要求1-7中任一项所述的散热风道结构，其特征在于，所述排风腔(22)对应所述出风口的位置设置有排风扇(4)；或，所述进风腔(21)对应所述进风口(20)的位置设置有进风扇。

9.如权利要求1-7中任一项所述的散热风道结构，其特征在于，所述电气器件(12)沿所述通风口(31)的周向方向围设布置有绝缘风道围板(5)，所述绝缘风道围板(5)的进口端与所述通风口(31)相对。

10.如权利要求1-7中任一项所述的散热风道结构，其特征在于，所述排气腔(22)内还设置有用于安装搁放所述电气器件(12)的安装搁架(6)。

11.如权利要求1-7中任一项所述的散热风道结构，其特征在于，所述通风口(31)与所述功率单元(1)一一对应布置，且所述通风口(31)与所述功率模组(11)的出风端口及所述电气器件(12)的进风端口适配。

12.如权利要求1-7中任一项所述的散热风道结构，其特征在于，所述进风腔(21)内具有自下而上依次分布的多层支托结构(7)，每层所述支托结构(7)上均设置有多个所述功率模组(11)。

13.一种电网模拟器，包括散热风道结构，其特征在于，所述散热风道结构为如权利要求1-12中任一项所述的散热风道结构。

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