CN212967683U - 一种换流阀功率单元水冷散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换流阀功率单元水冷散热结构，包括公用散热器和多个自用散热器，所述公用散热器设置在至少两个功率器件之间，所述自用散热器设置在所述功率器外侧，所述公用散热器的出水口和自用散热器的进水口连接，所述公用散热器的进水口和进水管连接，所述自用散热器的出水口和出水管连接。冷却水的最大额度流量首先进入公用散热器解决了各个发热器件热损耗大小不同、局部散热器热负载过大带来的散热问题，且由于公用散热器的存在，缩小了整个散热器结构的尺寸。

Description

一种换流阀功率单元水冷散热结构

技术领域

本实用新型属于柔性直流输电技术领域，具体涉及一种换流阀功率单元水冷散热结构。

背景技术

换流阀在整流和逆变两种运行工况下功率单元内各个功率器件发热损耗不同，不同运行工况下各个功率器件最大和最小发热损耗位置也不同，功率器件有效散热是保证换流阀稳定运行的关键因素之一，不合理的散热设计可能导致输电系统不稳定甚至器件损坏。因此，功率单元内功率器件散热设计尤为重要。

发明内容

本实用新型提供了一种换流阀功率单元水冷散热结构，在进入流量确定的条件下，能最大限度的提高散热效果。

为达到上述目的，本实用新型所述一种换流阀功率单元水冷散热结构，包括公用散热器和多个自用散热器，公用散热器设置在至少两个功率器件之间，自用散热器设置在功率器外侧，公用散热器的出水口和自用散热器的进水口连接，公用散热器的进水口和进水管连接，自用散热器的出水口和出水管连接。

进一步的，公用散热器具有两个出水口。

进一步的，多个自用散热器分为两个并联支路，两个并联支路分别与公用散热器的两个出水口连接。

进一步的，公用散热器中的水路包括连通的第一换热部和第二换热部，第一换热部和第二换热部均采用螺旋交错流道。

进一步的，公用散热器和自用散热器将铜排和功率器件电连接。

进一步的，多个自用散热器依次串联在公用散热器的出口和出水管之间。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：

本实用新型包括至少一个被多个功率器件公用的散热器，冷却水的最大额度流量首先进入公用散热器，解决了各个发热器件热损耗大小不同、局部散热器热负载过大带来的散热问题；同时由于多个功率器件可共用一个散热器，缩小了整个散热器结构的尺寸。

进一步的，公用散热器中的两个换热部连通，最少可设计一个出口和一个入口，减少了散热器和水管接头数量。散热器中的管道采用螺旋交错流道，提高散热器效率和表面的均温性。

进一步的，公用散热器出口数量为一时，第一自用散热器至第四自用散热器之间水路串联。公用的散热器内部流道还可分成两个出口，通过水管把四个自用散热器连接成两个并联水路，从而减少接头数量和功率单元水路流阻，可满足各种工况散热要求。冷却水的最大额定流量通过公用散热器后的水路采用串联还是分成两个并联支路，取决于功率器件热损耗分布和散热需求以及功率单元水路的最大流阻范围要求。当散热需求大的时候，所有的散热器串联，当散热需求相对较小时，散热器分成两个并联支路。

进一步的，公用散热器和自用散热器将铜排和功率器件电连接，散热器是水路连接的接口，也是功率器件连接的接口，简化了接线。

综上所述，本实用新型在散热效率、组件尺寸、接头数量方面带来了明显的技术优势。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图；

图2是本实用新型的公用散热器布置图；

附图中：1、第一自用散热器；2、第二自用散热器；3、公用散热器；4、第三自用散热器； 5、第四自用散热器；6、出水管；7、第一管道；8、第二管道；9、第三管道；10、第四管道；11、进水管；12、第一铜排；13、第一压紧结构件；14、第一功率器件；15、第二功率器件；16、第三功率器件；17、第四功率器件；18、公用散热器的进水口；19、第一出水口；20、第二出水口，21、第二压紧结构件，22-第二铜排。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

参照图1，一种换流阀功率单元水冷散热结构，包括公用散热器3、第一至第四自用散热器、第一管道至第四管道、铜排12、第一压紧结构件13以及第二压紧结构件21，公用散热器 3、第一至第四自用散热器均为水冷散热器。第一至第四自用散热器通过第一管道至第四管道连接成完整水路。公用散热器3的出水口数量为一个，第一自用散热器至第四自用散热器之间水路串联。

第一压紧结构件13设置在第二压紧结构件21正上方，第二自用散热器2、公用散热器3 的上部以及第三自用散热器4依次布置在第一压紧结构件13中，第一压紧结构件13包括相对设置的两个侧壁和连接侧壁的连接杆。第二功率器件15夹在第二自用散热器2和公用散热器3之间，第三功率器件16夹在公用散热器3和第三自用散热器4之间。

第二压紧结构件21和第一压紧结构件13的结构相同，第一自用散热器1、公用散热器3 的下半部分以及第四自用散热器5沿水平方向依次布置在第二压紧结构件21中，第一功率器件14夹在第一自用散热器1和公用散热器3之间，第四功率器件17夹在公用散热器3和第四自用散热器5之间。

公用散热器3为第一功率器件14至第四功率器件17的公用散热器，热负载最大，公用散热器3内部采用螺旋交错流道，提高水冷散热效率和表面均温性。

图2为公用散热器3流道和接口布置图，公用散热器3可根据需要分成1个出水口19后与自用散热器水路串联，也可根据需要，公用散热器3分成2个出水口19和出水口20，通过水管自用散热器连接成两个并联水路。

公用散热器3中的水路包括两个连通的圆盘状的第一换热部31和第二换热部32，冷却水依次进入第一换热部31和第二换热部32，公用散热器3内部的采用螺旋交错流道，即每一处的冷却水流动方向和其两侧的流道中的冷却水的流动方向相反。换热管一端为公用散热器的进水口18，第一出水口19从中部引出。

第一自用散热器1和第一铜排12电连接，第二铜排22和公用散热器3连接。

公用散热器3下部设置有连接的进水管11管，最大额定流量的冷却介质通过进水管11首先进入热负载最大的公用散热器3。

公用散热器3内部流道串联，采用1个出口，通过管道把第一自用散热器1、第二自用散热器2、第三自用散热器4、第四自用散热器5连接成串联水路。具体为：第一自用散热器1 通过第一管道7和第二自用散热器2连通，第二自用散热器2通过第二管道8和第三自用散热器4连通，第三自用散热器4通过第三管道9和第四自用散热器5连通。

冷却水从进水管11依次进入公用散热器3、第四管道10、第四自用散热器5、第三管道 9、第三自用散热器4、第二管道8、第二自用散热器2、第一管道7、第一自用散热器1和出水管6，从出水管6流出。

实施例2

本实施例和实施例的不同之处在于：公用散热器3具有第一出口19和第二出口20，最大额定流量的冷却水通过公用散热器3后的水路经由第一出口19和第二出口20分成两个并联支路，第一个支路由第四自用散热器5和第三自用散热器4组成，第二个支路由第一自用散热器1和第二自用散热器2组成，最后凑够两个并联支路流出，本实施例可减少接头数量和功率单元水路流阻。

上述事实说明实施实例仅是简单的实施方式说明，其它任何未背离本实用新型的等效方法都包含在本实用新型的保护范围内。以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种换流阀功率单元水冷散热结构，其特征在于，包括公用散热器(3)和多个自用散热器，所述公用散热器(3)设置在至少两个功率器件之间，所述自用散热器设置在所述功率器外侧，所述公用散热器(3)的出水口和自用散热器的进水口连接，所述公用散热器(3)的进水口和进水管(11)连接，所述自用散热器的出水口和出水管(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种换流阀功率单元水冷散热结构，其特征在于，所述公用散热器(3)具有两个出水口。

3.根据权利要求2所述的一种换流阀功率单元水冷散热结构，其特征在于，多个所述自用散热器分为两个并联支路，所述两个并联支路分别与公用散热器(3)的两个出水口连接。

4.根据权利要求1所述的一种换流阀功率单元水冷散热结构，其特征在于，所述公用散热器(3)中设置有连通的第一换热部(31)和第二换热部(32)，所述第一换热部(31)和第二换热部(32)均采用螺旋交错流道。

5.根据权利要求1所述的一种换流阀功率单元水冷散热结构，其特征在于，所述公用散热器(3)和自用散热器将铜排(12)和功率器件电连接。

6.根据权利要求1所述的一种换流阀功率单元水冷散热结构，其特征在于，所述多个自用散热器依次串联在公用散热器(3)的出口和出水管(6)之间。

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