CN212786442U - 一种单元式变频器蒸发冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种单元式变频器蒸发冷却装置，属于变频器技术领域。包括变频器(10)、冷却单元(20)、风机(30)；冷却单元(20)位于变频器(10)内，风机(30)位于变频器(10)内的上部，产生自下而上集中的风路；冷却单元(20)包括冷凝器(21)、出气管(22)、回液管(23)、蒸发箱(24)、载板(25)、蒸发冷却介质(26)、功率器件及其他发热部件(27)。优点在于，既能避免变频器功率器件频频出现过热，导致设备跳闸而影响生产稳定运行的问题，又能提高系统的冷却效果，降低系统的建设成本、用电成本和维护难度，优化系统的整体性能。

Description

一种单元式变频器蒸发冷却装置

技术领域

本实用新型属于变频器技术领域，特别是提供了一种单元式变频器蒸发冷却装置，采用蒸发冷却自循环系统的变频器冷却装置，在夏日满负荷运行情况下，功率器件频频出现过热，导致设备跳闸现象，提出一种以蒸发冷却为主，风冷为辅的变频器新型冷却方式。

背景技术

电厂中存在大量的风机及泵类设备，这类机械均采用50Hz交流电动机驱动，用档板、阀门等方法实现物理量的控制，造成了大量的损耗。为了达到节能目的，电厂中目前普遍采用变频器控制这类设备，节能率通常都在20％以上。

由于变频器集中使用，运行中经常出现不能满足负载要求，而超负荷运行的情况，尤其是在夏季，变频器的功率器件频繁过热、过负荷报警，导致设备跳闸现象，影响生产稳定运行。因此，解决变频器散热问题，成为保障设备安全可靠运行的重要环节。针对变频器功率器件的冷却方式应运而生。国内外功率器件的常用冷却方法包括：空调冷却技术、风道冷却技术、空-水冷却技术和水-水冷却技术等。

1、空调冷却技术主要是为高压变频器提供一个固定的具有隔热保温效果的房间，根据高压变频器的发热量和房间面积大小计算出空调的制冷量，从而配备一定数量的空调。空调配置情况与变频器发热量、房屋空间大小有关，运行成本很高，不适用于大功率变频器

2、风道冷却技术在功率单元内部安装风机，对功率单元进行散热，同时在柜顶安装风机将热风抽出高压变频器柜外，由于功率单元内部的热风被带走，使其进风处的柜体内形成强力负压，柜外冷风大量进入高压变频气内，通过功率单元风道对单元散热器进行冷却。室内产生负压环境，灰尘易进入，对使用场所要求高，维护工作量大，冷却效果一般。

3、空-水冷却技术是将变频器的热风通过风道直接通过空冷装置进行热交换，由冷却水直接将变频器散失的热量带走，经过降温的冷风排回至室内，属于空气间接冷却，冷却效果与变频器表面积有关，冷却效果在超大功率变频器表现较差，设备运行噪音高，冷却用水量大，运行成本相对较高。

4、水-水冷却技术是冷却水(纯水-去离子水)在主循环泵的驱动下，沿管道以恒定的流速通过功率单元散热器，连续不断地带出热量；冷却水升温后沿主管回路进入换热器设备进行热量交换；换热后的冷却水回流至主循环泵的进口，形成一个封闭的循环冷却系统，初始设备投资高，设备损坏对变频器影响大，国内工艺技术不成熟。

蒸发冷却作为一种高效冷却技术，它通过冷却介质蒸发时的汽化潜热来带走发热体的热量，使其降温。运行时，发热体将热量传递给蒸发冷却介质，蒸发冷却介质吸收热量，温度升高，当达到一定压力下的饱和温度时，开始沸腾，介质汽化吸热，汽化后的介质蒸汽在冷凝器进行二次冷却，介质蒸汽被冷却为液体，回到冷却系统中，继续循环，形成密闭式无泵自循环系统。对比空-水冷却技术，蒸发冷却技术除了显著提升冷却效果，同时减少系统及其运营成本。对比水-水冷却技术，蒸发冷却技术的优势为内循环结构简单免维护，介质对变频器影响小，经济性优势显著。蒸发冷却技术换热效率高，温度分布均匀，循环系统工作压力低，系统可靠性高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种单元式变频器蒸发冷却装置，将自循环蒸发冷却系统小型化，针对变频器单元布置冷却装置，既能避免变频器功率器件频频出现过热，导致设备跳闸而影响生产稳定运行的问题，又能提高系统的冷却效果，降低系统的用电成本和维护难度，优化系统的整体性能。

本实用新型是一种以蒸发冷却为主，风冷为辅的单元式的变频器新型冷却方式，本实用新型可提高系统的冷却效果，降低系统的用电成本和维护难度，优化系统的整体性能。

本实用新型采用蒸发冷却与风冷相结合，并通过将自循环蒸发冷却系统小型化的方式，包括风机、冷凝器、变频器、蒸发箱、载板、出气管、回液管组成。针对变频器单元布置冷却单元，各单元之间相互独立。各冷却单元中，功率器件及其他发热器件固定在载板上，载板固定在蒸发箱侧面，蒸发箱上部分别接出气管和回液管。出气管和回液管另一端分别进出冷凝器。风机可以置于变频器柜内上部，通过自下而上串联的风路实现集中的二次冷却，也可以置于变频器柜内前部或者后部，通过前后方向上并联的风路实现分散的二次冷却。风机的具体位置依据现场实际情况设计。

本实用新型包括变频器10、冷却单元20、风机30。冷却单元20位于变频器10内，冷却单元20的具体依据变频器单元而布置，各单元独立工作，风机30位于变频器10内的上部，产生自下而上集中的风路。如图1所示。

冷却单元20包括冷凝器21、出气管22、回液管23、蒸发箱24、载板25、蒸发冷却介质26、功率器件及其他发热部件27。

整个蒸发箱24可以采用焊接或铸造而成，载板25作为蒸发箱24的两个侧面，与蒸发箱24的其他面焊接成密闭腔体，变频器10的功率器件及其他发热部件27固定在蒸发箱24表面的载板25上。为了系统安装和结构固定的需要，载板25管路接口设计采用一段不锈钢管进行过渡连接，不锈钢管的一端直接固定于载板25上，另外一端通过快装接头与出气管22、回液管23的连接软管相连接，出气管22和回液管23的连接软管与冷凝器21之间可以通过软管连接或法兰硬连接。功率器件及其他发热部件27产生的热量通过载板25传递给蒸发箱24中的蒸发冷却介质26，相变汽化的蒸发冷却介质26通过出气管22进入冷凝器21，经冷却相变液化的蒸发冷却介质26通过回液管23回流至蒸发箱24内。整个过程周而复始，形成密闭式无泵自循环系统。

本实用新型的工作过程：当变频器工作时，每个变频器单元的功率器件及其他发热部件温度升高，热量通过载板传递给蒸发冷却介质，当蒸发冷却介质吸收一定的热量后达到临界汽化温度，继续吸热，蒸发冷却介质发生汽化现象，气态的蒸发冷却介质通过、出气管进入冷凝器，被冷凝器冷凝为液态后，通过回液管回流至蒸发箱。同时，风机依据冷却单元的布置情况产生集中或者分散的风路，对各冷却单元的冷凝器进行冷却。整个过程周而复始，形成密闭式无泵自循环系统。

有益效果

(1)相比于整体布置，本实用新型将自循环蒸发冷却系统小型化，灵活精准的对各个功率器件及其他发热部件进行降温处理，不仅提高冷却效果，而且减少蒸发冷却材料，降低建设成本。

(2)对于整体布置，当冷却装置故障时，需对整个装置进行维修，维修量大。本实用新型中，各冷却单元相互独立，当某个冷却单元故障时，只需对故障单元进行维修，不影响其他冷却单元正常工作，从而降低维修成本。

(3)本实用新型将自循环蒸发冷却系统小型化，各单元之间相互独立，通过集中或分散的风路对各冷却单元的冷凝器进行冷却，蒸发冷却装置冷凝器总体积一定时，相比于整体布置，本实用新型的冷凝器表面积更大，与风路接触更为充分，因此冷却效果更佳。

附图说明

图1为单元式变频器蒸发冷却装置结构示意图。

图2为蒸发冷却单元结构示意图。

图中，变频器10、冷却单元20、风机30、冷凝器21、出气管22、回液管23、蒸发箱24、载板25、蒸发冷却介质26、功率器件及其他发热部件27。

具体实施方式

图1所示为本实用新型的单元式变频器蒸发冷却装置结构示意图，包括变频器10、冷却单元20、风机30。

如图1所示，冷却单元20位于变频器10内，冷却单元20的具体依据变频器单元而布置，各单元独立工作，风机30位于变频器10内的上部，产生自下而上集中的风路。图1中，冷却单元20和风机30的布置情况均为示意。

图2所示为本实用新型的蒸发冷却单元结构示意图，包括冷凝器21、出气管22、回液管23、蒸发箱24、载板25、蒸发冷却介质26、功率器件及其他发热部件27。

如图2所示，整个蒸发箱24可以采用焊接或铸造而成，载板25作为蒸发箱24的两个侧面，与蒸发箱24的其他面焊接成密闭腔体，变频器10的功率器件及其他发热部件27固定在蒸发箱24表面的载板25上。为了系统安装和结构固定的需要，载板25管路接口设计采用一段不锈钢管进行过渡连接，不锈钢管的一端直接固定于载板25上，另外一端通过快装接头与出气管22、回液管23的连接软管相连接，出气管22和回液管23的连接软管与冷凝器21之间可以通过软管连接或法兰硬连接。功率器件及其他发热部件27产生的热量通过载板25传递给蒸发箱24中的蒸发冷却介质26，相变汽化的蒸发冷却介质26通过出气管22进入冷凝器21，经冷却相变液化的蒸发冷却介质26通过回液管23回流至蒸发箱24内。整个过程周而复始，形成密闭式无泵自循环系统。

Claims (1)

1.一种单元式变频器蒸发冷却装置，其特征在于，包括变频器(10)、冷却单元(20)、风机(30)；冷却单元(20)位于变频器(10)内，风机(30)位于变频器(10)内的上部；

冷却单元(20)包括冷凝器(21)、出气管(22)、回液管(23)、蒸发箱(24)、载板(25)、蒸发冷却介质(26)、功率器件及其他发热部件(27)；

蒸发箱(24)采用焊接或铸造而成，载板(25)作为蒸发箱(24)的两个侧面，与蒸发箱(24)的其他面焊接成密闭腔体，变频器(10)的功率器件及其他发热部件(27)固定在蒸发箱(24)表面的载板(25)上；载板(25)管路接口设计采用一段不锈钢管进行过渡连接，不锈钢管的一端直接固定于载板(25)上，另外一端通过快装接头与出气管(22)、回液管(23)的连接软管相连接，出气管(22)和回液管(23)的连接软管与冷凝器(21)之间通过软管连接或法兰硬连接。

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