CN116053982A - 一种基于半导体技术的ftu控制箱散热装置及其散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力装置散热技术领域，尤其涉及一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置及其散热方法，其中，散热装置包括导冷片、半导体制冷片、散热装置、温度传感器和控制器；所述导冷片嵌入在FTU箱体内部；所述半导体制冷片的冷端与所述导冷片连接，所述半导体制冷片的热端朝向所述FTU箱体外部；所述散热装置安装在所述FTU箱体外部，用于对所述半导体制冷片的热端散热；所述温度传感器设置在所述FTU箱体内部，所述控制器分别与所述温度传感器、所述半导体制冷片及所述散热装置电连接；本发明用于克服现有技术中FTU箱体散热差的缺陷，本发明可以有效降低密封FTU箱体内的温度，延长设备使用寿命，保证电力系统安全稳定运行。

Description

一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置及其散热方法

技术领域

本发明涉及电力装置散热技术领域，尤其涉及一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置及其散热方法。

背景技术

FTU是安装在配电室或馈线上的智能终端设备，非遮蔽场所使用的FTU箱体常处于风吹、雨淋和暴晒等恶劣环境中，要求FTU箱体具备防水性能、防腐蚀性能和良好的密封性。

然而，当FTU箱体设置为密封结构后，对箱体散热有着牵制作用，一方面，在夏季高温环境中，箱体受阳光直射、水泥地面反射产生的热量通过导热系数大的金属外壳向箱体内部传递，造成FTU箱体内升温，另一方面，箱体内部设备本身运行会产生大量的热量，再次造成FTU箱体内升温，使得箱内工作台面温度容易超过工作温升上限，造成FTU箱体内设备老化，绝缘性能下降，容易引起绝缘被击穿、烧坏，影响电力系统运行，甚至引起FTU箱体爆炸。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中FTU箱体散热差的缺陷，提供了一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置及其散热方法，可以有效降低密封FTU箱体内的温度，延长设备使用寿命，保证电力系统安全稳定运行。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，包括导冷片、半导体制冷片、散热装置、温度传感器和控制器；所述导冷片嵌入在FTU箱体内部；所述半导体制冷片的冷端与所述导冷片连接，所述半导体制冷片的热端朝向所述FTU箱体外部；所述散热装置安装在所述FTU箱体外部，用于对所述半导体制冷片的热端散热；所述温度传感器设置在所述FTU箱体内部，所述控制器分别与所述温度传感器、所述半导体制冷片及所述散热装置电连接。

进一步地，所述散热装置包括散热片和散热风扇，所述散热片与所述半导体制冷片的热端连接，所述散热风扇安装在所述FTU箱体外壁，所述散热风扇与所述控制器电连接。

进一步地，所述FTU箱体外壁上设有保护罩，所述散热装置设置在所述保护罩内。

进一步地，所述保护罩的侧壁上设有窗体，所述窗体上设有百叶结构。

进一步地，所述保护罩的底端为开口结构，所述开口结构及所述窗体上分别设有拦虫网。

进一步地，所述保护罩的顶部设有倾斜坡度。

进一步地，所述导冷片为波纹状结构。

进一步地，所述FTU箱体内壁上设置有隔热层。

进一步地，所述隔热层为塑料泡沫材料或隔热硅胶材料。

进一步地，本发明还提供一种基于半导体技术的FTU控制箱的散热方法，利用上述散热装置进行，具体操作步骤如下：

S1:在所述控制器内设置第一预设温度和第二预设温度；

S2:利用所述温度传感器获取FTU箱体内的实时温度，将所述实时温度传递给所述控制器，记录为第一温度；

S3:利用所述控制器比较所述第一温度与所述第一预设温度的大小，当所述第一温度小于或等于所述第一预设温度时，所述控制器不启动所述半导体制冷片，当所述第一温度高于所述第一预设温度时，所述控制器分别启动所述半导体制冷片和所述散热装置工作；

S4:在启动所述半导体制冷片工作后，利用所述温度传感器再次获取FTU箱体内的实时温度，将所述实时温度传递给所述控制器，记录为第二温度；

S5:利用所述控制器比较所述第二温度与所述第二预设温度的大小，当所述第二温度小于或等于所述第二预设温度时，所述控制器关闭所述半导体制冷片和所述散热装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

一方面，利用半导体制冷片对箱体内进行降温，实现FTU箱体内外的热量交换，降温效果好且降低工作噪音，而且无需在箱体上开设过多的孔洞散热，能够避免小动物、雨雪等进入箱体，损坏或侵蚀设备，延长设备使用寿命，排除安全隐患，为箱体内部电路提供良好的工作环境，保障配电网的可靠运行；另一方面，本装置利用温度传感器实时监控FTU箱体内温度，通过对比FTU箱体内的实时温度与预设温度的大小，利用控制器能够操控半导体制冷片以及散热装置的灵活启动，从而实现智能控温，当FTU箱体内部的实际温度低于第一预设温度，无需启动半导体制冷片，而FTU箱体内部的实际温度超过第一预设温度时，再启动半导体制冷片及散热装置工作进行降温，且降温后，FTU箱体内部的实际温度低于第二预设温度时，控制器能够控制半导体制冷片和散热装置停止工作，以此实现半导体制冷片的间歇性工作，不仅能够有效地节约能源，降低用电成本，而且对温度的智能控制还能够避免FTU箱体内外温差过大从而产生凝露导致电子元器件受潮而引发短路或烧毁等危害，进一步保证电力系统安全运行。

附图说明

附图1为本发明中散热装置的主视图；

附图2为图1的侧视图；

附图3为本发明中导冷片的正视图；

附图4为本发明中导冷片的侧视图；

附图5为本发明中散热片的正视图；

附图6为本发明中散热片的侧视图；

附图7为本发明中控制器连接的原理示意图；

附图8为本发明中散热方法的流程图。

附图标记：1-FTU箱体；2-隔热层；3-温度传感器；4-导冷片；5-半导体制冷片；6-散热片；7-散热风扇；8-保护罩；9-百叶结构；10-开口结构；11-控制器。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。下面结合具体实施方式对本发明作进一步地说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1-2所示，本实施例提供一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，包括导冷片4、半导体制冷片5、散热装置、温度传感器3和控制器11；导冷片4嵌入在FTU箱体1内部；半导体制冷片5的冷端与导冷片4连接，半导体制冷片5的热端朝向FTU箱体1外部；散热装置安装在FTU箱体1外部，用于对半导体制冷片5的热端散热；温度传感器3设置在FTU箱体1内部，控制器11分别与温度传感器3、半导体制冷片5及散热装置电连接。

需要说明的是，半导体制冷片5由FTU供电模块提供直流电，用于对箱体内部降温，并将热量换热到箱体外部；导冷片4用于将半导体制冷片5在冷端的降温作用传递到箱体内部，增加降温作用面积，加快箱体内部的降温，同时避免在半导体制冷片5上产生凝结水滴，保护内部电路板避免受潮；散热装置用于对半导体制冷片5的热端降温散热，利用半导体制冷片5热端将热量散出；温度传感器3用于实时监控箱体内部温度，并将箱体内实时温度反馈给控制器11，控制器11判断箱体内实时温度与预设温度之间的大小，从而调节半导体制冷片5与散热装置工作或停止，保持箱体内部温度在合适的温度范围内，保证FTU控制箱正常运行。

目前现有技术对FTU箱体1进行散热的方式大多采用自然冷却方式，例如，在FTU箱体1表面开设散热孔，使得箱体内热量与外界形成自然对流进行散热，这种散热方式的缺陷是散热效率较低，同时，各种小动物能够利用散热孔进入到箱体内部，导致箱体内部元件受小动物破坏，或者，雨雪等杂质经散热孔进入到箱体内部，导致箱体内元件受环境腐蚀。

另外，风冷散热技术也是目前较多采用的散热方式，通过在FTU箱体1上加装若干散热扇带动空气流动，从而加强箱体内的对流，进行换热，但这种散热方式的缺陷是散热扇需要长期运转，一方面，散热扇的寿命较短，需要频繁更换，成本高，且散热效率低，另一方面，若想要增加散热性能，只能通过加快散热扇转速的方式，但会带来更大的噪音和耗能，进而影响散热系统的稳定和可靠性。

因此，相比于现有技术，本发明提供的FTU控制箱散热装置，一方面，利用半导体制冷片5对箱体内进行降温，实现FTU箱体1内外的热量交换，降温效果好且降低工作噪音，而且无需在箱体上开设过多的孔洞散热，能够避免小动物、雨雪等进入箱体，损坏或侵蚀设备，延长设备使用寿命，排除安全隐患，为箱体内部电路提供良好的工作环境，保障配电网的可靠运行；另一方面，本装置利用温度传感器3实时监控FTU箱体1内温度，通过对比FTU箱体1内的实时温度与预设温度的大小，利用控制器11能够操控半导体制冷片5以及散热装置的灵活启动，从而实现智能控温，当FTU箱体1内部的实际温度低于第一预设温度，无需启动半导体制冷片5，而FTU箱体1内部的实际温度超过第一预设温度时，再启动半导体制冷片5及散热装置工作进行降温，且降温后，FTU箱体1内部的实际温度低于第二预设温度时，控制器11能够控制半导体制冷片5和散热装置停止工作，以此实现半导体制冷片5的间歇性工作，不仅能够有效地节约能源，降低用电成本，而且对温度的智能控制还能够避免FTU箱体1内外温差过大从而产生凝露导致电子元器件受潮而引发短路或烧毁等危害，进一步保证电力系统安全运行。

进一步地，如图1所示，为了加速对半导体制冷片5的热端散热，本实施例中散热装置包括散热片6和散热风扇7，散热片6与半导体制冷片5的热端连接，散热风扇7安装在FTU箱体1外壁，散热风扇7与控制器11电连接。

需要说明的是，如图5-6所示，散热片6能够对半导体制冷片5的热端进行导热散热，同时增加半导体制冷片5热端与外界空气的接触面积，提高散热效果，如图1所示，配合散热风扇7能够加速散热片6上的空气流动，有效加快半导体制冷片5热端的热量释放，当控制器11启动半导体制冷片5工作时，散热风扇7也一起启动工作，散热风扇7对散热片6辅以风冷散热，且加速气体流动，达到快速热交换降温效果。

进一步地，如图1-2所示，为了保护散热装置，本实施例中，FTU箱体1外壁上设有保护罩8，散热装置设置在保护罩8内，且为了避免雨雪等杂质在保护罩8上堆积，保护罩8的顶部设有倾斜坡度，同时，为了利于半导体制冷片5的散热，便于气体流动，本实施例在保护罩8的侧壁上设有窗体，且在窗体上设有百叶结构9，用于灵活调整窗体开闭，另外，为了减轻保护罩8重量，且进一步提高散热效果，将保护罩8的底部设置为开口结构10，且在开口结构10处及窗体上还设有拦虫网，防止虫子进入。

进一步地，如图3-4所示，为进一步增加箱体内降温面积，本实施例中，导冷片4为波纹状结构，需要说明的是，导冷片4优选制作为波浪形的翅片，能够增大半导体制冷片5的冷端与FTU控制箱内部空气的接触面积，一方面，及时将半导体制冷片5的冷端上制冷量散热至箱体内，提高对箱体的降温效果，另一方面，及时带走半导体制冷片5的冷端上制冷量，能够防止冷端温度急速下降，从而避免冷端产生凝结水滴，导致电子元器件受潮而引发短路或烧毁等危害，进一步保证电力系统安全运行。

进一步地，如图1所示，为了避免外界温度影响，FTU箱体1内壁上设置有隔热层2，本实施例中，隔热层2嵌套在FTU箱体1内壁上，隔热层2优选采用塑料泡沫材料或者隔热硅胶制成，能够有效地隔绝外界热辐射，维持FTU箱体1内温度稳定。

实施例2

如图7-8所示，本实施例提供利用实施例1中散热装置进行的散热方法，具体操作步骤如下：

S1:在控制器11内设置第一预设温度T_a和第二预设温度T_b；

S2:利用温度传感器3获取FTU箱体1内的实时温度，将实时温度传递给控制器11，记录为第一温度T₁；

S3:利用控制器11比较第一温度T₁与第一预设温度T_a的大小，当第一温度T₁小于或等于第一预设温度T_a时，控制器11不启动半导体制冷片5，当第一温度T₁高于第一预设温度T_a时，控制器11启动半导体制冷片5和散热风扇7工作；

S4:在半导体制冷片5启动后，利用温度传感器3再次获取FTU箱体1内的实时温度，将实时温度传递给控制器11，记录为第二温度T₂；

S5:利用控制器11比较第二温度T₂与第二预设温度T_b的大小，当第二温度T₂小于或等于第二预设温度T_b时，控制器11关闭半导体制冷片5和散热风扇7。

本实施例中的散热方法，在FTU箱体1内设备运行时，能够根据箱体内实时温度灵活控制半导体制冷片5间歇性工作，当FTU箱体1内部的实际温度低于第一预设温度，无需启动半导体制冷片5，而FTU箱体1内部的实际温度超过第一预设温度时，再启动半导体制冷片5，进行快速降温，同时经散热风扇7和散热片6换热，在半导体制冷片5启动后，FTU箱体1内部的实际温度低于第二预设温度时，半导体制冷片5会停止工作，以此实现半导体制冷片5的间歇性工作，不仅能够有效地节约能源，降低用电成本，而且对温度的智能控制能够避免FTU箱体1内外温差过大从而产生凝露导致电子元器件受潮而引发短路或烧毁等危害，进一步保证电力系统安全运行。

在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均应包含在本发明权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，其特征在于，包括导冷片、半导体制冷片、散热装置、温度传感器和控制器；

所述导冷片嵌入在FTU箱体内部；

所述半导体制冷片的冷端与所述导冷片连接，所述半导体制冷片的热端朝向所述FTU箱体外部；

所述散热装置安装在所述FTU箱体外部，用于对所述半导体制冷片的热端散热；

所述温度传感器设置在所述FTU箱体内部，所述控制器分别与所述温度传感器、所述半导体制冷片及所述散热装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，其特征在于，所述散热装置包括散热片和散热风扇，所述散热片与所述半导体制冷片的热端连接，所述散热风扇安装在所述FTU箱体外壁，所述散热风扇与所述控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，其特征在于，所述FTU箱体外壁上设有保护罩，所述散热装置设置在所述保护罩内。

4.根据权利要求3所述的一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，其特征在于，所述保护罩的侧壁上设有窗体，所述窗体上设有百叶结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，其特征在于，所述保护罩的底端为开口结构，所述开口结构及所述窗体上分别设有拦虫网。

6.根据权利要求5所述的一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，其特征在于，所述保护罩的顶部设有倾斜坡度。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，其特征在于，所述导冷片为波纹状结构。

8.根据权利要求7所述的一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，其特征在于，所述FTU箱体内壁上设置有隔热层。

9.根据权利要求8所述的一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，其特征在于，所述隔热层为塑料泡沫材料或隔热硅胶材料。

10.一种基于半导体技术的FTU控制箱的散热方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的一种基于半导体技术的FTU控制箱散热装置，具体操作步骤如下：

S1:在所述控制器内设置第一预设温度和第二预设温度；

S2:利用所述温度传感器获取FTU箱体内的实时温度，将所述实时温度传递给所述控制器，记录为第一温度；

S3:利用所述控制器比较所述第一温度与所述第一预设温度的大小，当所述第一温度小于或等于所述第一预设温度时，所述控制器不启动所述半导体制冷片，当所述第一温度高于所述第一预设温度时，所述控制器分别启动所述半导体制冷片和所述散热装置工作；

S4:在启动所述半导体制冷片工作后，利用所述温度传感器再次获取FTU箱体内的实时温度，将所述实时温度传递给所述控制器，记录为第二温度；

S5:利用所述控制器比较所述第二温度与所述第二预设温度的大小，当所述第二温度小于或等于所述第二预设温度时，所述控制器关闭所述半导体制冷片和所述散热装置。

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