CN219938824U - 功率变换设备用散热装置及功率变换设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种功率变换设备用散热装置及功率变换设备。功率变换设备用散热装置包括：柜体具有互不连通的安装腔和散热腔，散热腔位于安装腔的至少一侧，安装腔被配置为用于安装功率模组和发热器件；换热结构被构造为能够使安装腔与散热腔实现热交换，以将安装腔内的热量经换热结构传递至散热腔；风机结构，包括位于散热腔内的散热风机；散热结构，包括蒸发端、冷凝端、用于连接蒸发端和冷凝端的管路，蒸发端位于安装腔内且与功率模组接触，冷凝端位于散热腔内，功率模组产生的热量从蒸发端传递至冷凝端后经散热风机排出。本实用新型的技术方案的功率变换设备用散热装置可以满足高防护等级要求及散热需求，还可以降低生产成本及维护成本。

Description

功率变换设备用散热装置及功率变换设备

技术领域

本实用新型涉及功率变换设备技术领域，具体而言，涉及一种功率变换设备用散热装置及功率变换设备。

背景技术

变流器是风电领域电力转换的核心部件，功率器件及其他发热元件的散热常用形式为风冷及液冷方案。

但是，普通风冷方案难以满足高防护等级的要求，且随着功率等级的提升，普通的铝制散热器也无法满足高热流密度的散热需求；而液冷方案中，由于需要额外设置用于提供冷却水的冷却设备，因此，其建设成本及维护成本较高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种功率变换设备用散热装置及功率变换设备，上述功率变换设备用散热装置可以满足高防护等级要求及散热需求，还可以降低生产成本及维护成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种功率变换设备用散热装置，包括：柜体，具有互不连通的安装腔和散热腔，散热腔位于安装腔的至少一侧，安装腔被配置为用于安装功率模组和发热器件；换热结构，被构造为能够使安装腔与散热腔实现热交换，以将安装腔内的热量经换热结构传递至散热腔；风机结构，包括位于散热腔内的散热风机；散热结构，包括蒸发端、冷凝端、用于连接蒸发端和冷凝端的管路，蒸发端位于安装腔内且与功率模组接触，冷凝端位于散热腔内，功率模组产生的热量从蒸发端传递至冷凝端后经散热风机排出。

进一步地，换热结构包括位于安装腔内的第一换热风机、位于第一换热风机的一侧的蒸发构件、位于散热腔内的冷凝构件以及用于连接蒸发构件和冷凝构件的管路构件，第一换热风机的出风口或进风口朝向蒸发构件设置，蒸发构件用于将安装腔内的热量传递至冷凝构件。

进一步地，功率变换设备用散热装置还包括用于将散热腔分隔为两个第一腔室的第一分隔件，冷凝构件和冷凝端分别位于两个第一腔室内，风机结构包括分别位于两个第一腔室内的两个散热风机。

进一步地，功率变换设备用散热装置还包括用于将安装腔分隔为两个第二腔室的第二分隔件，蒸发端和蒸发构件分别位于两个第二腔室；功率变换设备用散热装置还包括第二换热风机、位于第二换热风机的一侧的蒸发件、位于散热腔内的冷凝件以及用于连接蒸发件和冷凝件的管路件，蒸发端、第二换热风机和蒸发件位于同一个第二腔室，第二换热风机的出风口或进风口朝向蒸发件设置。

进一步地，换热结构包括位于安装腔内的第一换热风机、位于第一换热风机的一侧的蒸发构件以及用于连接蒸发构件和冷凝端的管路构件，第一换热风机的出风口或进风口朝向蒸发构件设置，蒸发构件用于将安装腔内的热量传递至冷凝端。

进一步地，柜体还具有位于安装腔的一侧的换热腔，换热结构包括：第一风机，位于安装腔内；第二风机，位于换热腔内；换热本体，设置于柜体，换热本体包括两个换热腔室及位于两个换热腔室之间的换热构件，两个换热腔室中的一个与第一风机的出风口连通，两个换热腔室中的另一个与第二风机的出风口连通，以实现换热腔与安装腔之间的热量交换。

进一步地，换热腔和散热腔位于安装腔的同一侧或不同侧。

进一步地，功率变换设备用散热装置包括两个换热结构，功率变换设备用散热装置还包括用于将安装腔分隔为两个第二腔室的第二分隔件，两个换热结构分别与两个第二腔室对应设置。

进一步地，换热腔为两个，两个换热腔分别与两个换热结构对应设置；或者，换热腔为一个，两个换热结构的第二风机位于同一换热腔内。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种功率变换设备，包括上述的功率变换设备用散热装置以及位于安装腔内的功率模组和发热器件。

应用本实用新型的技术方案，蒸发端蒸发吸热可以吸收功率模组产生的热量，冷凝端冷凝散热可以将蒸发端吸收的热量排至散热腔并经散热风机排出，由于功率模组为主要的发热结构，因此，针对功率模组单独设置散热结构，并利用相变散热的方式来对功率模组进行散热，可以有效地提高散热效率；而通过设置换热结构，可以使安装腔内的发热器件产生的热量经换热结构传递至散热腔，并经散热风机排出，以对安装腔进行散热，因此，一方面，本实施例的功率变换设备用散热装置可以从功率模组和安装腔两个方面进行散热，从而可以提高散热效率，进而可以满足高防护等级的要求及散热需求；另一方面，相对于现有技术中的液冷方案，本实施例的功率变换设备用散热装置无需额外设置用于提供冷却水的冷却设备，这样，可以降低生产成本及维护成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的功率变换设备用散热装置的实施例一的结构示意图；

图2示出了本实用新型的功率变换设备用散热装置的实施例二的结构示意图；

图3示出了本实用新型的功率变换设备用散热装置的实施例三的结构示意图；

图4示出了本实用新型的功率变换设备用散热装置的实施例四的一个结构示意图；

图5示出了本实用新型的功率变换设备用散热装置的实施例四的另一个结构示意图；以及

图6示出了本实用新型的功率变换设备用散热装置的实施例五的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、功率模组；2、发热器件；11、安装腔；12、散热腔；20、换热结构；21、第一换热风机；22、蒸发构件；23、冷凝构件；24、第一风机；25、第二风机；26、换热本体；31、散热风机；51、蒸发端；52、冷凝端；60、第一分隔件；61、第二分隔件；62、第二换热风机；63、蒸发件；64、冷凝件；95、换热腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图6所示，本实用新型的实施例提供了一种功率变换设备用散热装置。功率变换设备用散热装置包括柜体、换热结构20、风机结构和散热结构。其中，柜体具有互不连通的安装腔11和散热腔12，散热腔12位于安装腔11的至少一侧，安装腔11被配置为用于安装功率模组1和发热器件2；换热结构20被构造为能够使安装腔11与散热腔12实现热交换，以将安装腔11内的热量经换热结构20传递至散热腔12；风机结构包括位于散热腔12内的散热风机31；散热结构包括蒸发端51、冷凝端52、用于连接蒸发端51和冷凝端52的管路，蒸发端51位于安装腔11内且与功率模组1接触，冷凝端52位于散热腔12内，功率模组1产生的热量从蒸发端51传递至冷凝端52后经散热风机31排出。

上述技术方案中，蒸发端51蒸发吸热可以吸收功率模组1产生的热量，冷凝端52冷凝散热可以将蒸发端51吸收的热量排至散热腔12并经散热风机31排出，由于功率模组1为主要的发热结构，因此，针对功率模组1单独设置散热结构，并利用相变散热的方式来对功率模组1进行散热，可以有效地提高散热效率；而通过设置换热结构20，可以使安装腔11内的发热器件2产生的热量经换热结构20传递至散热腔12，并经散热风机31排出，以对安装腔11进行散热，因此，一方面，本实施例的功率变换设备用散热装置可以从功率模组1和安装腔11两个方面进行散热，从而可以提高散热效率，进而可以满足高防护等级的要求及散热需求；另一方面，相对于现有技术中的液冷方案，本实施例的功率变换设备用散热装置无需额外设置用于提供冷却水的冷却设备，这样，可以降低生产成本及维护成本。

进一步地，相对于现有技术中的液冷方案需要设置多组冷却管路以及与冷却管路连通的冷却设备而言，本实施无需额外设置冷却设备，这样，可以提高功率变换设备用散热装置的可靠性。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，散热结构为相变散热器，具体结构可以采用现有技术，此处不再赘述。其工作原理为：功率模组1的热量通过蒸发端51带走，制冷剂在蒸发端51吸热后变为气体，进入冷凝端52冷凝放热回到蒸发端51完成循环。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，发热器件2包括电抗器以及电容组、电力电子控制器件等其它发热器件。

实施例一

如图1所示，本实用新型的实施例一中，换热结构20包括位于安装腔11内的第一换热风机21、位于第一换热风机21的一侧的蒸发构件22、位于散热腔12内的冷凝构件23以及用于连接蒸发构件22和冷凝构件23的管路构件，第一换热风机21的出风口或进风口朝向蒸发构件22设置，蒸发构件22用于将安装腔11内的热量传递至冷凝构件23。

通过上述设置，第一换热风机21可以使安装腔11的热量(除功率模组1产生的热量外，发热器件2产生的热量)随气流流经蒸发构件22，并经蒸发构件22吸热后传递至冷凝构件23，冷凝构件23冷凝放热后经散热风机31将热量排出散热腔12，这样，可以对安装腔11进行散热。

需要说明的是，本实用新型的实施例一中，换热结构20为相变换热器，具体结构可以采用现有技术，此处不再赘述。相变换热器的蒸发构件22与相变散热器的蒸发端51的结构形式不同，例如，相变换热器的蒸发构件22为扁管结构，相变散热器的蒸发端51为板式结构。

具体地，本实用新型的实施例一中，功率模组1通过螺钉固定于蒸发端51。

具体地，如图1所示，本实用新型的实施例一中，蒸发构件22位于电抗器的一侧。

如图1所示，本实用新型的实施例一中，功率变换设备用散热装置还包括用于将散热腔12分隔为两个第一腔室的第一分隔件60，冷凝构件23和冷凝端52分别位于两个第一腔室内，风机结构包括分别位于两个第一腔室内的两个散热风机31。

通过上述设置，可以对两个第一腔室进行分别散热，从而可以提高散热效率。

具体地，本实用新型的实施例一中，散热腔12置于安装腔11的侧部，优选为背部。

优选地，本实用新型的实施例一中，第一分隔件60为钣金件。

具体地，本实用新型的实施例一中，功率变换设备用散热装置还包括额外设置的散热风扇，以对安装腔11的内部进行扰流。

实施例二

如图2所示，本实用新型的实施例二相对于实施例一的不同之处在于，功率变换设备用散热装置还包括用于将安装腔11分隔为两个第二腔室的第二分隔件61，蒸发端51和蒸发构件22分别位于两个第二腔室；功率变换设备用散热装置还包括第二换热风机62、位于第二换热风机62的一侧的蒸发件63、位于散热腔12内的冷凝件64以及用于连接蒸发件63和冷凝件64的管路件，蒸发端51、第二换热风机62和蒸发件63位于同一个第二腔室，第二换热风机62的出风口或进风口朝向蒸发件63设置。

上述技术方案中，通过设置第二分隔件61将电抗器和功率模组1分隔，可以分别对电抗器和功率模组1进行散热，并且额外设置第二换热风机62、位于第二换热风机62的一侧的蒸发件63、位于散热腔12内的冷凝件64以及用于连接蒸发件63和冷凝件64的管路件，这样，可以对功率模组1所在的第二腔室进行散热，以对除电抗器和功率模组1以外的其它发热元件进行散热，从而可以提高散热效率。

需要说明的是，本实用新型的实施例二中，第二换热风机62、位于第二换热风机62的一侧的蒸发件63、位于散热腔12内的冷凝件64以及用于连接蒸发件63和冷凝件64的管路件构成相变换热器，具体结构可以采用现有技术，此处不再赘述。

具体地，本实用新型的实施例二中，冷凝件64与冷凝端52位于同一第一腔室。

具体地，本实用新型的实施例二中，换热结构20仅对电抗器进行散热。

优选地，本实用新型的实施例二中，第二分隔件61为钣金件。

实施例二与实施例一的其它结构相同，此处不再赘述。

实施例三

如图3所示，本实用新型的实施例三相对于实施例一的不同之处在于，换热结构20与散热结构共用一个冷凝端。其中，换热结构20包括位于安装腔11内的第一换热风机21、位于第一换热风机21的一侧的蒸发构件22以及用于连接蒸发构件22和冷凝端52的管路构件，第一换热风机21的出风口或进风口朝向蒸发构件22设置，蒸发构件22用于将安装腔11内的热量传递至冷凝端52。

通过上述设置，在实现散热的同时，可以简化功率变换设备用散热装置的结构，从而降低功率变换设备用散热装置的生产成本。

具体地，本实用新型的实施例三中，散热腔12置于安装腔11的顶部，也可以置于安装腔11的背部。

具体地，本实用新型的实施例三中，散热风机31为一个。

需要说明的是，本实用新型的实施例三中的第一换热风机21、蒸发构件22以及管路构件的具体结构与可以采用与实施例一相同的结构，此处不再赘述。

实施例三与实施例一的其它结构相同，此处不再赘述。

实施例四

如图4和图5所示，本实用新型的实施例四与实施例一的柜体和换热结构20的具体结构不同。其中，柜体还具有位于安装腔11的一侧的换热腔95，换热结构20包括第一风机24、第二风机25和换热本体26。其中，第一风机24位于安装腔11内；第二风机25位于换热腔95内；换热本体26设置于柜体，换热本体26包括两个换热腔室及位于两个换热腔室之间的换热构件，两个换热腔室中的一个与第一风机24的出风口连通，两个换热腔室中的另一个与第二风机25的出风口连通，以实现换热腔95与安装腔11之间的热量交换。

通过上述设置，换热结构20可以采用气气换热的方式进行热量交换，以对安装腔11进行散热。

需要说明的是，本实用新型的实施例四中，换热结构20为气气换热器，具体结构可以采用现有技术，此处不再赘述。其中，气气换热器包括但不限于微通道空空换热器，铝箔式空空换热器。

具体地，本实用新型的实施例四中，第一风机24为至少一个，优选为两个，以完成内外循环热量交换。

如图5所示，本实用新型的实施例四中，换热腔95和散热腔12位于安装腔11的同一侧。

如图4所示，本实用新型的实施例四中，换热腔95和散热腔12位于安装腔11的不同侧。

具体地，本实用新型的实施例四中，可将气气换热器置于安装腔11的顶部(图4所示)或背部(图5所示)，且换热腔95与散热腔12不连通。

实施例四与实施例一的其它结构相同，此处不再赘述。

实施例五

如图6所示，本实用新型的实施例五相对于实施例四的不同之处在于，功率变换设备用散热装置包括两个换热结构20，功率变换设备用散热装置还包括用于将安装腔11分隔为两个第二腔室的第二分隔件61，两个换热结构20分别与两个第二腔室对应设置。

通过上述设置，第二分隔件61将电抗器和功率模组1分隔，散热结构和一个换热结构20可以分别对电抗器和功率模组1进行散热，并且额外设置一个换热结构20对功率模组1所在的第二腔室进行散热，以对除电抗器和功率模组1以外的其它发热元件进行散热，从而可以提高散热效率。

如图6所示，本实用新型的实施例五中，换热腔95为两个，两个换热腔95分别与两个换热结构20对应设置。这样可以分别对两个第二腔室进行散热，从而可以提高散热效率。

具体地，如图6所示，本实用新型的实施例五中，散热腔12置于安装腔11的背部，两个换热腔95中的一个置于安装腔11的顶部，两个换热腔95中的另一个置于安装腔11的背部。其中，置于安装腔11的背部的散热腔12和换热腔95使用钣金件隔开。

在一个实施例中，换热腔95可以为一个，两个换热结构20的第二风机25位于同一换热腔95内。

实施例五与实施例四的其它结构相同，此处不再赘述。

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种功率变换设备。功率变换设备包括上述的功率变换设备用散热装置以及位于安装腔11内的功率模组1和发热器件2。上述功率变换设备具有上述功率变换设备用散热装置的全部优点，此处不再赘述。

需要说明的是，本实用新型的实施例的功率变换设备可以满足越来越多的海上风电应用需求，以及适用各种恶劣的运行条件。

需要说明的是，本实用新型的实施例的功率变换设备集合相变散热器和相变换热器实现整机高防护等级散热需求。

需要说明的是，本实用新型的实施例的功率变换设备搭配气气换热器与相变散热器方案实现整机散热方案组合。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：蒸发端蒸发吸热可以吸收功率模组产生的热量，冷凝端冷凝散热可以将蒸发端吸收的热量排至散热腔并经散热风机排出，由于功率模组为主要的发热结构，因此，针对功率模组单独设置散热结构，并利用相变散热的方式来对功率模组进行散热，可以有效地提高散热效率；而通过设置换热结构，可以使安装腔内的发热器件产生的热量经换热结构传递至散热腔，并经散热风机排出，以对安装腔进行散热，因此，一方面，本实施例的功率变换设备用散热装置可以从功率模组和安装腔两个方面进行散热，从而可以提高散热效率，进而可以满足高防护等级的要求及散热需求；另一方面，相对于现有技术中的液冷方案，本实施例的功率变换设备用散热装置无需额外设置用于提供冷却水的冷却设备，这样，可以降低生产成本及维护成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率变换设备用散热装置，其特征在于，包括：

柜体，具有互不连通的安装腔(11)和散热腔(12)，所述散热腔(12)位于所述安装腔(11)的至少一侧，所述安装腔(11)被配置为用于安装功率模组(1)和发热器件(2)；

换热结构(20)，被构造为能够使所述安装腔(11)与所述散热腔(12)实现热交换，以将所述安装腔(11)内的热量经所述换热结构(20)传递至所述散热腔(12)；

风机结构，包括位于所述散热腔(12)内的散热风机(31)；

散热结构，包括蒸发端(51)、冷凝端(52)、用于连接所述蒸发端(51)和所述冷凝端(52)的管路，所述蒸发端(51)位于所述安装腔(11)内且与所述功率模组(1)接触，所述冷凝端(52)位于所述散热腔(12)内，所述功率模组(1)产生的热量从所述蒸发端(51)传递至所述冷凝端(52)后经所述散热风机(31)排出。

2.根据权利要求1所述的功率变换设备用散热装置，其特征在于，所述换热结构(20)包括位于所述安装腔(11)内的第一换热风机(21)、位于所述第一换热风机(21)的一侧的蒸发构件(22)、位于所述散热腔(12)内的冷凝构件(23)以及用于连接所述蒸发构件(22)和所述冷凝构件(23)的管路构件，所述第一换热风机(21)的出风口或进风口朝向所述蒸发构件(22)设置，所述蒸发构件(22)用于将所述安装腔(11)内的热量传递至所述冷凝构件(23)。

3.根据权利要求2所述的功率变换设备用散热装置，其特征在于，所述功率变换设备用散热装置还包括用于将所述散热腔(12)分隔为两个第一腔室的第一分隔件(60)，所述冷凝构件(23)和所述冷凝端(52)分别位于两个所述第一腔室内，所述风机结构包括分别位于两个所述第一腔室内的两个所述散热风机(31)。

4.根据权利要求2所述的功率变换设备用散热装置，其特征在于，所述功率变换设备用散热装置还包括用于将所述安装腔(11)分隔为两个第二腔室的第二分隔件(61)，所述蒸发端(51)和所述蒸发构件(22)分别位于两个所述第二腔室；

所述功率变换设备用散热装置还包括第二换热风机(62)、位于所述第二换热风机(62)的一侧的蒸发件(63)、位于所述散热腔(12)内的冷凝件(64)以及用于连接所述蒸发件(63)和所述冷凝件(64)的管路件，所述蒸发端(51)、所述第二换热风机(62)和所述蒸发件(63)位于同一个所述第二腔室，所述第二换热风机(62)的出风口或进风口朝向所述蒸发件(63)设置。

5.根据权利要求1所述的功率变换设备用散热装置，其特征在于，所述换热结构(20)包括位于所述安装腔(11)内的第一换热风机(21)、位于所述第一换热风机(21)的一侧的蒸发构件(22)以及用于连接所述蒸发构件(22)和所述冷凝端(52)的管路构件，所述第一换热风机(21)的出风口或进风口朝向所述蒸发构件(22)设置，所述蒸发构件(22)用于将所述安装腔(11)内的热量传递至所述冷凝端(52)。

6.根据权利要求1所述的功率变换设备用散热装置，其特征在于，所述柜体还具有位于所述安装腔(11)的一侧的换热腔(95)，所述换热结构(20)包括：

第一风机(24)，位于所述安装腔(11)内；

第二风机(25)，位于所述换热腔(95)内；

换热本体(26)，设置于所述柜体，所述换热本体(26)包括两个换热腔室及位于两个所述换热腔室之间的换热构件，两个所述换热腔室中的一个与所述第一风机(24)的出风口连通，两个所述换热腔室中的另一个与所述第二风机(25)的出风口连通，以实现所述换热腔(95)与所述安装腔(11)之间的热量交换。

7.根据权利要求6所述的功率变换设备用散热装置，其特征在于，所述换热腔(95)和所述散热腔(12)位于所述安装腔(11)的同一侧或不同侧。

8.根据权利要求6所述的功率变换设备用散热装置，其特征在于，所述功率变换设备用散热装置包括两个所述换热结构(20)，所述功率变换设备用散热装置还包括用于将所述安装腔(11)分隔为两个第二腔室的第二分隔件(61)，两个所述换热结构(20)分别与两个所述第二腔室对应设置。

9.根据权利要求8所述的功率变换设备用散热装置，其特征在于，所述换热腔(95)为两个，两个所述换热腔(95)分别与两个所述换热结构(20)对应设置；或者，所述换热腔(95)为一个，两个所述换热结构(20)的第二风机(25)位于同一所述换热腔(95)内。

10.一种功率变换设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的功率变换设备用散热装置以及位于所述安装腔(11)内的功率模组(1)和发热器件(2)。