CN203608068U - 一种矿用中高压变频器的循环冷却设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种矿用中高压变频器的循环冷却设备，尤其涉及级联式大功率变频器的循环冷却设备；所要解决的技术问题为：提供一种将空气冷却和水冷却相结合的散热装置，来实现中高压变频器的冷却；解决技术问题所采用的技术方案为：一种矿用中高压变频器的循环冷却设备，包括变频器和防爆外壳，所述变频器设置在防爆外壳内部的防爆腔室中，所述防爆外壳上通过基板安装有水箱，所述水箱和防爆外壳构成一个热交换腔室，所述防爆腔室通过绝缘板材料将防爆腔室分割成冷风通道、热交换通道和热风通道，所述变频器设置在热交换通道内，热交换通道将冷风通道和热风通道相连通；本实用新型安全性能高，散热效率好，可广泛应用在矿井设备上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种矿用中压变频器的冷却设备，尤其涉及级联式大功率变频器的循环冷却设备。
背景技术
近年来，电力电子和自动控制技术的发展也推动了煤矿生产设备的更新换代，为了适应煤矿节能和安全生产要求，煤矿用防爆变频器的使用也越来越多，并要求防爆变频器具有极高的可靠性。影响防爆变频器的可靠性指标有多项，其冷却就是一个至关重要的环节。
目前市场上变频器的冷却方式，通常有以下几种：
A、空气自然冷却
主要用于功率比较小，元器件的散热面积大的变频器上，冷却主要通过空气的自然对流以及辐射作用将热量带走，由于其结构简单、无噪音、免维护、可靠性高等特点，使用范围很广，尤其适用于冲击负载和断续工作制负载，但是这种冷却方式无法用于大功率长期工作的中高压变频器上。
B、强制风冷
强制风冷是在变频器的散热器上通以压缩空气，电子功率元件IGBT和整流元件产生的热量被流动的气流迅速带走，达到冷却的效果，这种冷却方式效率高，变频器可做到几百kW，体积相对小，散热器选择比较容易，但是，由于中、高压变频器的电压高，IGBT不能直接安装在外壳的底板上，热量不能直接散到外部的散热器上，所以，这种冷却方式只适用于低压变频器，不适合中高压变频器。
C、水冷散热
水冷散热器的散热效率极高，可以大大提高功率元件的容量，但是，普通水的电气绝缘性能极差，水中存在的杂质离子会在高电压下导致电腐蚀和漏电现象，并且由于井下水质较硬，水中含有的矿物质较多，在水道中易形成水垢而妨碍散热的效果，并有可能堵塞水道，一般用于低电压等级变频器，由于水冷系统在运行过程中的可靠性和腐蚀性两大问题很难解决，所以很难应用到中高电压变频器上。
D、油冷散热
油冷散热器的散热效率虽然没有水冷方式高，但由于油具有很高的电绝缘性和电磁屏蔽效果，这种冷却方式曾在普通大功率变频器中广泛使用，但其成本和对环境的要求使得这种冷却方式逐渐被淘汰，并且，根据煤矿安全的规定，煤矿井下不允许使用充油电气设备，油冷散热方式无法用于煤矿井下。
实用新型内容
本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种将空气冷却和水冷却相结合的散热装置，来实现中高压变频器的冷却。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种矿用中高压变频器的循环冷却设备，包括变频器和防爆外壳，所述变频器设置在防爆外壳内部的防爆腔室中，其特征在于，所述防爆外壳上通过基板安装有水箱，所述水箱和防爆外壳构成一个热交换腔室，所述热交换腔室内安装有热交换器，所述水箱的一端设置有入水口，另一端设置有出水口，所述防爆腔室通过绝缘板材料将防爆腔室分割成冷风通道、热交换通道和热风通道，热交换通道设置在热交换腔室内，热交换通道将冷风通道和热风通道相连通，所述变频器设置在冷风通道内，所述热风通道和热交换器的交界处设置有多个风扇。
所述冷风通道和热交换器的交界处设置有吸风机。
所述吸风机为轴流风扇。
所述风扇的数量与变频器的功率相适应。
所述绝缘材料为不饱和聚酯玻璃纤维毡板材料。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。
一、防爆腔室内采用空气循环冷却方式：依托防爆外壳，用绝缘板或绝缘型材将变频器防爆腔分成三个相互独立的通道。通过离心式风扇抽出功率模块的热风，同时送入热交换器，空气在腔内循环流动，实现变频器的冷却。热交换器是用传热效率极高的热管焊接在具有防爆功能的基板上，热管穿透基板，基板将热管分成两部分，在防爆腔室内的部分起吸热的作用，防爆腔室外的部分起散热的作用。如果系统风阻大，可在热交换器的出口安装轴流风扇，以减小系统的风阻，保证系统冷却所需风量，而且，将多个风扇均匀并列布置，使得整个风道风量均匀，另外，利用多个风扇来解决冗余问题，提高了设备的可靠性。
二、防爆腔外的部分采用水冷却方式：依托热交换器的基板，做一个水箱，将防爆腔外的热交换器置于水箱中，水箱的上部进水，下部出水，通过水的循环实现热交换器的冷却。由于水箱置于防爆腔外部，与电气部分没有接触，所以对水质没有特殊要求，普通水即可。水的流量根据散热的要求来控制，能够适应不同功率的中高压变频器。
三、热交换器的基板是防爆腔体的一部分，安装位置可根据中高压变频器的需要和矿井下的具体情况设定，灵活多变。
四、热交换器出口处吸风机的风量应与入口处风扇的风量相等，出口处吸风机的安装位置靠近散热器，风阻小，通风量大。
五、本实用新型利用了散热效率极高的热管技术，通过并列风扇实现了风的强制循环，用普通水对热交换器进行冷却，克服了传统散热的缺点，解决了防爆型级联式中高压变频器的散热难题，使防爆型中高压变频器的功率可以做到更大，为煤矿企业的节约化生产提供了条件。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1为冷风通道，2为防爆外壳，3为吸风机，4为热交换器，5为入水口，6为水箱，7为基板，8为出水口，9为风扇，10为热风通道，11为变频器，12为防爆腔室，13为热交换通道。
具体实施方式
一种矿用中高压变频器的循环冷却设备，包括变频器11和防爆外壳2，所述变频器11设置在防爆外壳2内部的防爆腔室12中，其特征在于，所述防爆外壳2上通过基板7安装有水箱6，所述水箱6和防爆外壳2构成一个热交换腔室，所述热交换腔室内安装有热交换器4，所述水箱6的一端设置有入水口5，另一端设置有出水口9，所述防爆腔室12通过绝缘板材料将防爆腔室12分割成冷风通道1、热交换通道13和热风通道10，热交换通道13设置在热交换腔室内，热交换通道13将冷风通道1和热风通道10相连通，所述变频器11设置在冷风通道1内，所述热风通道10和热交换器4的交界处设置有多个风扇9。
所述冷风通道1和热交换器4的交界处设置有吸风机3。
所述吸风机3为轴流风扇。
所述风扇9的数量与变频器11的功率相适应。
所述绝缘材料为不饱和聚酯玻璃纤维毡板材料。
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
为了使整个风道风量均匀，风扇9也要均匀布置，风量要满足散热功率的要求，而且，考虑到风扇9的冗余问题，故设置多个风扇9并列运行。
防爆腔外的部分采用水冷却方式，依托热交换器4的基板7，做一个水箱6，将防爆腔外的热交换器4置于水箱6中，热交换器4由传热效率极高的热管焊接在具有防爆功能的基板7上，热管穿透基板7，基板7将热管分成两部分，位于防爆腔内的热管部分起吸热的作用，位于防爆腔外的热管部分起散热的作用，水箱6的上部进水，下部出水，通过水的循环实现热交换器4的冷却，本实用新型依托防爆外壳2，用绝缘板或绝缘型材将变频器防爆腔分成三个相互独立的通道，即冷风通道1、热交换通道13和热风通道10，热交换器4的进风口与热风通道10相连通，热交换器4的出风口与冷风通道1相连通，变频器11置于冷风通道1内，在热交换通道13和热风通道10的分界处安装离心式风扇，离心式风扇将功率模块的热风抽出，送入到热交换器4的进风口，在冷风通道1内安装有轴流风扇，轴流风扇可将将热交换器4的风阻减小，抽出经过热交换后的冷风。
为了满足风道内的风量需求，位于热交换器4进风口处的风扇9可为多个，并且风扇9需要均匀布置，使得风道内的风量均匀。
上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。例如，将本实用新型中的水箱6的进水口和出水口9对调后，也可以散热功能。
Claims (5)
1.一种矿用中高压变频器的循环冷却设备，包括变频器（11）和防爆外壳（2），所述变频器（11）设置在防爆外壳（2）内部的防爆腔室（12）中，其特征在于，所述防爆外壳（2）上通过基板（7）安装有水箱（6），所述水箱（6）和防爆外壳（2）构成一个热交换腔室，所述热交换腔室内安装有热交换器（4），所述水箱（6）的一端设置有入水口（5），另一端设置有出水口（9），所述防爆腔室（12）通过绝缘板材料将防爆腔室（12）分割成冷风通道（1）、热交换通道（13）和热风通道（10），热交换通道（13）设置在热交换腔室内，热交换通道（13）将冷风通道（1）和热风通道（10）相连通，所述变频器（11）设置在冷风通道（1）内，所述热风通道（10）和热交换器（4）的交界处设置有多个风扇（9）。
2.根据权利要求1所述的一种矿用中高压变频器的循环冷却设备，其特征在于，所述冷风通道（1）和热交换器（4）的交界处设置有吸风机（3）。
3.根据权利要求2所述的一种矿用中高压变频器的循环冷却设备，其特征在于，所述吸风机（3）为轴流风扇。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种矿用中高压变频器的循环冷却设备，其特征在于，所述风扇（9）的数量与变频器（11）的功率相适应。
5.根据权利要求1或2所述的一种矿用中高压变频器的循环冷却设备，其特征在于，所述绝缘材料为不饱和聚酯玻璃纤维毡板材料。
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