CN206807262U - 一种电力电子变压器的风机散热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电力电子变压器的风机散热装置，包括为每个IGBT模块散热的散热风机，所述散热风机的控制电路包括受控电压源，受控电压源的输入端连接供电电源，受控电压源的输出电压用于控制风机的转速，受控电压源的输出电压调节端连接一个用于设置在对应模块上的正温度系数的热敏电阻，该热敏电阻与一个分压电阻、一个测量电源串联；或者如果采用负温度系数的热敏电阻，将分压电阻两端与受控电压源的输出电压调节端连接，本实用新型的散热装置电路结构简单，不需要专门的电路对温度采集，直接由受控电压源两端电压反映IGBT模块的温度，可靠性高，抗干扰性强，成本低，能够实用化，且散热效果好。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子变压器散热技术领域，特别涉及一种电力电子变压器的风机散热装置。
背景技术
近年来，随着直流电网技术的快速发展，电力电子变压器日益受到重视，由于电力电子变压器容量大、电压高、绝缘要求高，在工作时，变压器的温度会越来越高，如果不对变压器进行散热，将会严重影响变压器的正常运行，因此变压器的散热问题日益受到重视。传统的变压器散热方式是采用整柜进行整体散热，然而传统的散热方式存在着诸多问题：首先由于电力电子变压器为一个多模块高压设备，如果要对整个高压设备散热，需要对整体风道进行特别的设计，所以相关设计非常困难，需要消耗大量的成本；其次是散热不均匀，由于变压器的多模块化设计，在工作的过程中，其各个模块之间的温度无法保证一致，如果采用整柜散热，会造成散热后的各模块温度不一致，而且对于散热前温度较高的模块也不能对其散热到正常的温度，难于进行风机效率优化。
近年来，随着社会的发展，柔性散热即分散式散热方式开始受到广泛关注，所谓柔性散热就是对每个IGBT模块采用小风机分别对相对应的IGBT模块散热。由于柔性散热方式体积小、设计起来比较简单，节约成本，节省设计空间，因此柔性散热方式，被应用到变压器每个IGBT模块的单独散热上，其散热均匀，方便简单容易实现。
但是柔性散热方式在风机调速方式和温度获取方面难度大，需要依赖专用的温度采集装置来准确的采集IGBT温度，然后通过变送器将温度信号转换为相应的电压信号，再根据电压信号的大小，由驱动装置通过算法生成相应占空比的PWM波控制电机转速，这种方式依赖高性能的温度采集装置和调速控制装置，由于模块非常多，使得整个风机散热装置成本很高，不宜实用化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电力电子变压器的风机散热装置，用于解决现有技术中采用柔性散热方式对电力电子变压器散热时成本高，不能实用化的问题。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种电力电子变压器的风机散热装置，包括为每个IGBT模块散热的散热风机，所述散热风机的控制电路包括受控电压源，受控电压源的输入端连接供电电源，受控电压源的输出电压用于控制风机的转速，所述受控电压源的输出电压调节端连接一个用于设置在对应IGBT模块上的正温度系数的热敏电阻，该热敏电阻与一个分压电阻、一个测量电源串联。
进一步地，所述供电电源为对应IGBT模块的直流母线。
进一步地，所述热敏电阻为NTC电阻。
进一步地，所述NTC电阻的阻值在几十K到几百K之间。
进一步地，所述散热风机为直流风机。
本实用新型还提供了一种电力电子变压器的风机散热装置，包括为每个IGBT模块散热的散热风机，所述散热风机的控制电路包括受控电压源，受控电压源的输入端连接供电电源，受控电压源的输出电压用于控制风机的转速，所述受控电压源的输出电压调节端连接一个分压电阻，所述分压电阻与一个用于设置在对应IGBT模块上的负温度系数的热敏电阻、一个测量电源串联。
进一步地，所述供电电源为对应IGBT模块的直流母线。
进一步地，所述热敏电阻为NTC电阻。
进一步地，所述NTC电阻的阻值在几十K到几百K之间。
进一步地，所述散热风机为直流风机。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的电力电子变压器的风机散热装置，包括为每个IGBT模块散热的散热风机，散热风机的控制电路包括受控电压源，受控电压源的输入端连接供电电源，受控电压源的输出电压用于控制风机的转速，所述受控电压源的输出电压调节端连接一个用于设置在对应模块上的正温度系数的热敏电阻，该热敏电阻与一个限流电阻、一个测量电源串联。或者如果采用负温度系数的热敏电阻，将分压电阻两端与受控电压源的输出电压调节端连接，将分压电阻的两端或者热敏电阻两端的电压加载到受控电压源上，这种方式使受控电压源输出的电压即反映了相应的IGBT模块的温度，因此，不需要真实、准确的检测出IGBT模块的温度值，仅通过这种方式就能够反映IGBT模块的温度变化趋势和程度，受控电压源输出的电压与IGBT模块的温度变化趋势程度相对应，且受控电压源的输出电压控制风机的转速。本实用新型的散热装置电路结构简单，对温度采集较精确，可靠性高，抗干扰性强，成本低，能够实用化，且散热效果好。
附图说明
图1为本实用新型的一种电力电子变压器的柔性散热装置结构图；
图2为NTC温度检测原理图；
图3是本实用新型的另一种电力电子变压器的柔性散热装置结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、优点和技术方案更加清楚，下面结合附图及具体实施方式，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式并不局限于此。
本实用新型的一种电力电子变压器的风机散热装置的实施例：
本实用新型的散热装置采用柔性散热即分散式散热电路，采用多个功率较小的风机替代传统的集中式风机为多个IGBT内部模块分别散热。
一种电力电子变压器的散热装置，如图1所示，包括为每个IGBT模块散热的散热风机，散热风机的控制电路包括受控电压源，受控电压源的输入端连接供电电源，该供电电源为相对应的IGBT模块的直流母线，其为受控电压源供电，受控电压源的输出电压用于控制风机的转速，受控电压源的输出电压调节端连接一个分压电阻，分压电阻与一个用于设置在对应IGBT模块上的负温度系数的NTC热敏电阻、一个测量电源串联，该测量电源为24V直流电源。
如图2所示，NTC电阻和分压电阻R1组成分压模块，分压模块与直流24V电源连接，24V直流电源给NTC电阻和分压电阻R1供电，其中R1两端的电压值即反应了电力电子变压器的各个IGBT子模块的温度。本实施例的NTC电阻为负温度系数电阻，即其温度和电阻成反比，因此，NTC电阻的温度越高，其阻值越低，依据欧姆定律，R1两端的电压越高。R1两端的电压能够反映IGBT子模块的温度，将R1两端的电压作加载到受控电压源上，控制受控电压源的输出，从而控制风机的转速，风机的转速随着受控电压源的输出电压的大小变化而变化，当温度较高时，输出电压会较大，此时风机的转速会相对的高一些，当温度较低时，输出电压也会较小，此时风机的转速会相对的低一些。
本实施例中，NTC电阻为负温度系数的热敏电阻，作为其他实施方式，也可以采用正温度系数的NTC电阻，如图3所示，正温度系数的NTC电阻在温度越高时电阻值越大，其分得的电压也越高，以正温度系数的NTC电阻两端的电压来反映IGBT子模块的温度，所以此时需要将正温度系数的热敏电阻的两端与受控电压源连接，本实施例中，带有输出电压调节端口的受控电压源是成熟产品，能够在市场上直接购买，因此不在此对其结构进行详细介绍。将该电阻两端的电压加载到受控电源上，根据受控电压源的输出电压控制风机的转速，实现对每个IGBT子模块分别散热。
本实施例的风机采用直流风机，直流风机的特点是其转速特性会依据输入电压的幅值进行调速，作为其他实施方式也可以采用其他形式的风机。
本电路具备器件简单、抗干扰性强、成本低的特点，主要表现在：IGBT模块的温度采集不是采用传统的AD采样方式，AD采样方式需要大量的硬件结构，不但耗费成本，而且硬件结构会占用一定的空间。本实用新型采用温度-电压转换的方式，尤其是IGBT模块自带NTC电阻的情况下，仅仅需要串联一个分压电阻即可完成温度-电压的转换；调速方法利用直流电机具备调压调速的特点，通过温度-电压转化出来的电压进行风机调速，电路结构非常简单，可靠性高；温度-电压中，由于NTC电阻在几十K-几百K欧姆之间，其自身具备限制输出电压的特点，因此无需外加保护电路，保护简单。
上述实施例中的热敏电阻为NTC电阻，作为其他实施方式还可以采用其他的热敏电阻。
以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。在本实用新型给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本实用新型中的相应技术手段基本相同、实现的实用新型目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电力电子变压器的风机散热装置，包括为每个IGBT模块散热的散热风机，其特征在于，所述散热风机的控制电路包括受控电压源，受控电压源的输入端连接供电电源，受控电压源的输出电压用于控制风机的转速，所述受控电压源的输出电压调节端连接一个用于设置在对应IGBT模块上的正温度系数的热敏电阻，该热敏电阻与一个分压电阻、一个测量电源串联。
2.根据权利要求1所述的电力电子变压器的风机散热装置，其特征在于，所述供电电源为对应IGBT模块的直流母线。
3.根据权利要求1所述的电力电子变压器的风机散热装置，其特征在于，所述热敏电阻为NTC电阻。
4.根据权利要求3所述的电力电子变压器的风机散热装置，其特征在于，所述NTC电阻的阻值在几十K到几百K之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电力电子变压器的风机散热装置，其特征在于，所述散热风机为直流风机。
6.一种电力电子变压器的风机散热装置，包括为每个IGBT模块散热的散热风机，其特征在于，所述散热风机的控制电路包括受控电压源，受控电压源的输入端连接供电电源，受控电压源的输出电压用于控制风机的转速，所述受控电压源的输出电压调节端连接一个分压电阻，所述分压电阻与一个用于设置在对应IGBT模块上的负温度系数的热敏电阻、一个测量电源串联。
7.根据权利要求6所述的电力电子变压器的风机散热装置，其特征在于，所述供电电源为对应IGBT模块的直流母线。
8.根据权利要求6所述的电力电子变压器的风机散热装置，其特征在于，所述热敏电阻为NTC电阻。
9.根据权利要求8所述的电力电子变压器的风机散热装置，其特征在于，所述NTC电阻的阻值在几十K到几百K之间。
10.根据权利要求6-9任一项所述的电力电子变压器的风机散热装置，其特征在于，所述散热风机为直流风机。
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