CN205283375U - 功率模块的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种功率模块的冷却装置，冷却装置包括柜体以及设置在柜体内的储液罐、加水泵、散热器和循环泵；柜体侧壁上设有连接置于柜体外的被测功率模块的进液口和出液口；散热器的出水口通过第一水管与进液口连接，散热器的进水口通过第二水管与出液口连接，循环泵设置在第一水管上；储液罐与加水泵通过第三水管顺序连接，并接入第一水管。本实施例将柜体中的散热器和循环泵与外接被测功率模块形成一个完整的冷却回路，并且由储液罐和加水泵为冷却回路提供冷却液，实现了一种独立完整的液冷散热循环装置以对功率模块进行冷却测试，提高了功率模块的修复率，降低了功率模块的返修率。

Description

功率模块的冷却装置

技术领域

本实用新型涉及冷却技术领域，尤其涉及一种功率模块的冷却装置。

背景技术

随着社会的高速发展，新能源(如光能、风能)的开发和利用在人类生活中的地位越来越高。光能和风能取之不尽、用之不竭，对环境不会产生不良影响，是理想的清洁能源。

但随着光伏发电、风力发电的发展，每年都会消耗大量的功率模块，其中变流器的消耗量所占比例最大，如果对变流器进行二次修复，可极大的提高功率模块的利用率，减少功率模块的消耗量，降低成本。

现有技术中，通常采用液冷散热的方法对功率模块进行测试，如光伏逆变器、ABB变流器、Switch变流器和超导变流器等，但这些功率模块在进行测试后通常存在修复率低、返修率高的问题。应该明确现有技术中缺少一种独立的液冷散热循环装置，能够满足功率模块老化试验的需求，提高维修后的产品的合格率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种功率模块的冷却装置，以实现一种独立完整的液冷散热循环装置，对功率模块进行冷却测试，降低功率模块的返修率。

根据本实用新型的一方面，提供一种功率模块的冷却装置，所述冷却装置包括柜体以及设置在所述柜体内的储液罐、加水泵、散热器和循环泵；所述柜体侧壁上设有连接置于所述柜体外的被测功率模块的进液口和出液口；所述散热器的出水口通过第一水管与循环泵的进水口连接，所述散热器的进水口通过第二水管与所述出液口连接；所述循环泵的出水口通过第一水管与所述进液口连接；所述储液罐的进水口通过第三水管连接至所述循环泵进水口侧的第一水管上，出水口通过第三水管与所述加水泵的进水口连接；所述加水泵的出水口通过第三水管连接到循环泵出水口侧的第一水管上。

进一步地，所述冷却装置还包括设置在所述第二水管上的温度传感器和/或压力传感器，所述柜体上还设置有与所述温度传感器电连接的数显温度表和/或与所述压力传感器电连接的数显压力表。

进一步地，所述柜体上还设有与所述加水泵和/或所述循环泵电连接的至少一组控制按钮。

进一步地，所述冷却装置还包括第一过滤装置和/或第二过滤装置，所述第一过滤装置设置在位于所述循环泵和进液口之间的第一水管上，所述第二过滤装置设置在所述加水泵出水口侧的所述第三水管上。

进一步地，在所述加水泵的出水口侧的所述第三水管上还设有单向阀。

进一步地，所述柜体上还设有状态指示灯，分别与所述循环泵和所述加水泵电连接。

进一步地，所述冷却装置还包括与所述散热器配合的散热风扇，所述数显温度表还与所述散热风扇电连接。

进一步地，所述数显压力表内设有报警器。

进一步地，所述加水泵为卧式叶片泵，所述储液罐和所述卧式叶片泵被设置于所述柜体的底部。

进一步地，在所述第一水管的进液口侧还设有机械压力表。

根据本实用新型实施例提供的功率模块的冷却装置，将柜体中的散热器和循环泵与外接被测功率模块形成一个完整的冷却回路，并且由储液罐和加水泵为冷却回路提供冷却液，实现了一种独立完整的液冷散热循环装置以对功率模块进行冷却测试，提高了功率模块的修复率，降低了功率模块的返修率。

附图说明

图1是示出根据本实用新型实施例一的功率模块的冷却装置柜体的结构示意图；

图2是示出根据本实用新型实施例一的功率模块的冷却装置的结构示意图；

图3是示出根据本实用新型实施例二的功率模块的冷却装置的结构示意图。

附图标号：

1、柜体；2、加水泵；201、加水泵启动按钮；202、加水泵停止按钮；203、加水泵继电器线圈；204、加水泵继电器第三触点；205、加水泵状态指示灯；206、加水泵继电器第二触点；207、加水泵空开；208、加水泵继电器第一触点；3、循环泵；301、循环泵启动按钮；302、循环泵停止按钮；303、循环泵继电器线圈；304、循环泵继电器第三触点；305、循环泵状态指示灯；306、循环泵继电器第二触点；307、循环泵空开；308、循环泵继电器第一触点；4、温度传感器；401、数显温度表；5、压力传感器；501、数显压力表；502、机械压力表；6、快拆水管；7、功率模块；801、第一过滤装置；802、第二过滤装置；9、单向阀；10、储液罐；1101、第一排水球阀；1102、第二排水球阀；12、排气阀；13、散热器；14、散热风扇；1401、散热风扇空开；1402、散热风扇继电器第一触点；1403、散热风扇继电器线圈；1404、散热风扇状态指示灯；1405、散热风扇继电器第二触点；15、24V电源模块；16、进液口；17、出液口；18、进风口。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的示例性实施例。

实施例一

图1是示出根据本实用新型实施例一的功率模块的冷却装置柜体的结构示意图，图2是示出根据本实用新型实施例一的功率模块的冷却装置的结构示意图。

参照图1和图2，该功率模块的冷却装置包括柜体1以及设置在柜体1内的储液罐10、加水泵2、散热器13和循环泵3。

具体地，柜体1侧壁上设有连接置于柜体1外的被测功率模块7的进液口16和出液口17(这里提到的进液口16和出液口17是相对于被测功率模块7来定义的)，用于通过快拆水管6分别连接功率模块7的进水口和出水口，散热器13的出水口通过第一水管与循环泵的进水口连接，循环泵3的出水口通过第一水管与进液口16连接，通过设置在第一水管上的循环泵3将散热后的冷却液送入功率模块7内对功率模块7进行冷却，散热器13的进水口通过第二水管与出液口17连接，用于将冷却功率模块7变热后的冷却液通过散热器13进行散热处理，由此，循环泵3、散热器13以及置于柜体1外的功率模块7串联成冷却回路。

本实施例中，循环泵3为冷却装置提供液压，带动冷却液循环流动，冷却液从进液口16进入功率模块7，吸收功率模块7的热量后，流出功率模块7，然后从出液口17流出，进入散热器13，实现对功率模块7的冷却。

具体地，储液罐10的进水口通过第三水管连接至循环泵3进水口侧的第一水管上，储液罐10的出水口通过第三水管与加水泵2的进水口连接，加水泵2的出水口通过第三水管连接到循环泵3出水口侧的第一水管上。

本实施例中，储液罐10通过设置在第三水管上的加水泵2向冷却回路中送入冷却液，以供冷却功率模块7使用。

优选地，储液罐10可以为水箱、水槽或真空密封罐等，以存储冷却液。加水泵2可以为离心泵、轴流泵或卧式叶片泵等。循环泵3优选采用格兰富立式叶片泵，其额定扬程33.2m，额定压力2.0bar，额定流量19.2m³/h，以满足常规性的测试需求。

进一步地，在加水泵2工作时，会产生振动，储液罐10内的冷却液来回晃动，为了使加液单元稳定的工作，可将储液罐10和加水泵2设置并固定在柜体1的底部。储液罐10可采用不锈钢材质，防止由于储液罐10腐化出现冷却液泄漏等问题。

在本实施例中，柜体1采用外接功率模块7的方式，可对各种不同型号的功率模块7进行冷却测试，操作便捷；同时循环泵3、换热装置等部件均集成在柜体1内部，使各部件结构紧凑，具有全封闭性，节省了空间。

优选地，柜体1内部管路可采用不锈钢材质，管道焊接采用氩弧焊工艺，以防止氧化或腐蚀。快拆水管6为功率模块散热器与冷却循环装置的连接水管，采用材质为EPDM橡胶的软管，并带有快拆接头，以便于拆装，机动性较强。从冷却效率考虑，冷却液优选为氟氯昂，也可以是水。

为了进一步提高冷却效率，冷却装置还包括与散热器13配合的至少一个散热风扇14。当冷却液从出液口17排出，进入冷却装置的散热器13后，散热器13变热，散热风扇14开始工作，将热空气排出柜体1外。在本实施例中，柜体1的两侧开有进风口18，以供外界的冷空气进入，柜体1的下侧开有出风口(图中未示出)，以供散热风扇14将热空气排出。进一步地，散热器13优选由四组横流式铜质散热器13串联叠加而成，以增加热交换面积；同时为了使部件结构更加紧凑，可将散热器13安装在柜体1背板上。散热风扇14优选采用离心式散热风扇，将出风口与散热器13正面对接设置，这样散热风扇14产生的噪声较小，并且散热效率较高。

为了实现对冷却装置的可控性，冷却装置还包括设置在第二水管上的温度传感器4和/或压力传感器5，柜体1上设置有数显温度表401和/或数显压力表501，数显温度表401与温度传感器4电连接，以显示温度传感器4将测量到的冷却回路中的温度值，数显压力表501和压力传感器5电连接，以显示压力传感器5测量到的冷却回路中的压力值。

进一步地，柜体1上的数显温度表401可与循环泵3电连接，当温度达到第一温度阈值时(例如50℃)，控制循环泵3工作，使变热后的冷却液快速离开功率模块7。优选地，数显温度表401可与散热风扇14电连接，当温度达到第二温度阈值时(例如60℃)，控制散热风扇14工作。更优地，数显温度表401可根据不同的温度，调节散热风扇14的转速，以对散热器13进行有效的冷却。

进一步地，柜体1上还设有与循环泵3和/或加水泵2电连接的至少一组控制按钮。例如，柜体1上设有与循环泵3电连接的第一控制按钮，该第一控制按钮为循环泵3的控制按钮，其包括循环泵启动按钮301和循环泵停止按钮302，以分别用于启动和停止循环泵3的运作。柜体1上还设有与加水泵2电连接的第二控制按钮，该第二控制按钮为加水泵2的控制按钮，其包括加水泵2启动按钮和加水泵2停止按钮，以分别用于启动和停止加水泵2的运作。优选地，在第一水管的进液口16侧还可安装有机械压力表502，以准确测量冷却回路中的压力值，并且通过机械压力表502对柜体1上的数显压力表501进行比对和校准。

优选地，数显压力表501内设有报警器(如蜂鸣器)，在冷却回路出现问题时，及时通知维护人员进行维修处理。例如，数显压力表501显示的压力值设有上限压力值和下线压力值，当冷却回路中出现阻塞的情况，数显压力表501显示的压力值达到上限压力值，报警器会发出警报；当冷却回路中出现漏液的情况时，数显压力表501显示的压力值达到下限压力值，报警器也会发出警报。

进一步地，柜体1上还设有状态指示灯，用于与循环泵3和加水泵2电连接。如图1所示，循环泵状态指示灯305与循环泵3电连接，以显示循环泵3的工作状态反馈，加水泵状态指示灯205与加水泵2电连接，以显示加水泵2的工作状态反馈。

进一步地，柜体1上还可设有与散热风扇14电连接的散热风扇状态指示灯1404，以显示散热风扇14的工作状态反馈。优选地，状态指示灯分为绿灯显示和红灯显示两种，当状态指示灯显示绿色时，说明设备正常工作，当状态指示灯显示红色时，说明设备处于异常状态。

为了对送入冷却装置的冷却液进行过滤处理，防止储液罐10中的杂质进入冷却回路，该冷却装置还包括第一过滤装置801和/或第二过滤装置802。

如图2所示，第一过滤装置801为主过滤器，其设置在循环泵3和进液口16之间的第一水管上，用于过滤冷却回路中的冷却液；第二过滤装置802为从过滤器，其设置在加水泵2的出水口和冷却回路之间的第三水管上，用于过滤从储液罐10送入冷却回路的冷却液。

优选地，第三水管上还设有设置在加水泵2的出水口和冷却回路之间的单向阀9，加水泵2将冷却液通过单向阀9送入冷却回路，冷却回路中的冷却液不能通过单向阀9回到储液罐10内，以防止冷却液倒流。

优选地，循环泵3的进水口端还安装有排气阀12，该排气阀12用于在加水泵2送入冷却液时，将冷却回路中的空气排出。

进一步地，储液罐10的进水口与散热器13的出水口之间还设置有第一排水球阀1101，用于当冷却装置停止工作后，将冷却液排到储液罐10内；机械压力表502处设置有第二排水球阀1102，便于机械压力表502检测冷却回路中的压力值。

本实用新型实施例提供的功率模块的冷却装置，将柜体中的散热器和循环泵与外接被测功率模块形成一个完整的冷却回路，并且由储液罐和加水泵为冷却回路提供冷却液，实现了一种独立完整的液冷散热循环装置以对功率模块进行冷却测试，提高了功率模块的修复率，降低了功率模块的返修率；同时通过在冷却回路上设置压力传感器和温度传感器，以对冷却装置的压力和温度进行实时监测，自动化地对功率模块进行冷却测试。

实施例二

图3是示出根据本实用新型实施例二的功率模块的冷却装置的结构示意图，其可视为实施例一的一种具体实现方式。

参照图3，该冷却装置采用两项交流电提供三个回路的方式对变流器进行冷却测试，一是通过电缆与24V电源模块15连接，为后续的继电器与状态指示灯提供24V工作电压；二是为加水泵2、循环泵3、散热风扇14提供工作电压；三是为数显温度电表401和数显压力表501提供工作电压。

对该冷却装置的工作流程进行说明：首先通过快拆水管6将变流器与柜体1的进液口16和出液口17连接，闭合第一排水球阀1101，打开排气阀12，打开第二排水球阀1102。

闭合加水泵空开207，闭合循环泵空开307，闭合散热风扇空开1401，按动加水泵启动按钮201，加水泵继电器线圈203产生磁力，加水泵继电器第一触点208、加水泵继电器第二触点206和加水泵继电器第三触点204均吸合，加水泵2开始工作，加水泵状态指示灯205点亮；冷却液由储液罐10依次通过加水泵2、从过滤器、单向阀9进入冷却回路，待冷却回路内空气通过排气阀12排净后，闭合排气阀12，观察机械压力表502的压力示数，当压力值为冷却装置所需要压力时，按动加水泵停止按钮202，加水泵继电器线圈203磁力消失，加水泵继电器第一触点208、加水泵继电器第二触点206和加水泵继电器第三触点204均断开，加水泵2停止。

然后按动循环泵启动按钮301，循环泵继电器线圈303产生磁力，循环泵继电器第一触点308、循环泵继电器第二触点306和循环泵继电器第三触点304均吸合，循环泵3开始工作，循环泵状态指示灯305点亮，冷却液由循环泵3的出水口通过主过滤器流经进液口16、快拆水管6、功率模块7、出液口17，最后通过散热器13回到循环泵3的进水口，形成强制循环回路。

温度传感器4与压力传感器5实时监测从功率模块7流出的冷却液的温度和压力，并通过数显温度表401和数显压力表501进行显示。

当监测到的温度值达到第一温度阈值(50℃)时，数显温度表401输出高电平，控制循环泵3加速工作，冷却回路中的冷却液加速循环。

当监测到的温度值达到第二温度阈值(60℃)时，数显温度表401输出高电平，散热风扇继电器线圈1403产生磁力，散热风扇继电器第一触点1402和散热风扇继电器第二触点1405均吸合，散热风扇状态指示灯1404点亮，散热风扇14工作，对散热器13进行强制风冷散热。

循环测试结束后，待冷却液温度降低，散热风扇14和循环泵3停止工作后，断开循环泵空开307和散热风扇空开1401，打开第一排水球阀1101，将冷却装置内的冷却液泄放到储存罐中。

本实用新型实施例提供的功率模块的冷却装置，既提高了功率模块的修复率，降低了功率模块的返修率，同时也实现了自动化地对功率模块进行冷却测试。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种功率模块的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括柜体(1)以及设置在所述柜体(1)内的储液罐(10)、加水泵(2)、散热器(13)和循环泵(3)；

所述柜体(1)侧壁上设有连接置于所述柜体(1)外的被测功率模块(7)的进液口(16)和出液口(17)；

所述散热器(13)的出水口通过第一水管与循环泵的进水口连接，所述散热器(13)的进水口通过第二水管与所述出液口(17)连接；所述循环泵(3)的出水口通过第一水管与所述进液口(16)连接；

所述储液罐(10)的进水口通过第三水管连接至所述循环泵(3)进水口侧的第一水管上，出水口通过第三水管与所述加水泵(2)的进水口连接；所述加水泵(2)的出水口通过第三水管连接到循环泵(3)出水口侧的第一水管上。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括设置在所述第二水管上的温度传感器(4)和/或压力传感器(5)，所述柜体(1)上还设置有与所述温度传感器(4)电连接的数显温度表(401)和/或与所述压力传感器(5)电连接的数显压力表(501)。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述柜体(1)上还设有与所述加水泵(2)和/或所述循环泵(3)电连接的至少一组控制按钮。

4.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括第一过滤装置(801)和/或第二过滤装置(802)，所述第一过滤装置(801)设置在位于所述循环泵(3)和进液口(16)之间的第一水管上，所述第二过滤装置(802)设置在所述加水泵(2)出水口侧的第三水管上。

5.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，在所述加水泵(2)的出水口侧的第三水管上还设有单向阀(9)。

6.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述柜体(1)上还设有状态指示灯，分别与所述循环泵(3)和所述加水泵(2)电连接。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括与所述散热器(13)配合的散热风扇(14)，所述数显温度表(401)还与所述散热风扇(14)电连接。

8.根据权利要求2～6中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述数显压力表(501)内设有报警器。

9.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述加水泵(2)为卧式叶片泵，所述储液罐(10)和所述卧式叶片泵被设置于所述柜体(1)的底部。

10.根据权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，在所述第一水管的进液口(16)侧还设有机械压力表(502)。