CN221615429U - 一种自适应调节散热系统及变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自适应调节散热系统及变频器，所述自适应调节散热系统包括冷媒总流道、以及多条与所述冷媒总流道连接的冷媒分流道，每条所述冷媒分流道的路径上均设置有待散热设备；所述自适应调节散热系统还包括多个调节单元，所述调节单元可调节所述冷媒总流道以及所述冷媒分流道中冷媒流量。与现有技术相比，本实用新型通过分别在冷媒总流道和冷媒分流道中设置调节单元，能够根据变频器对散热性能的要求，自适应调节供给变频器的冷媒量，从而提高整个自适应调节散热系统对冷媒的利用率，解决了传统方案中冷媒浪费，不利于总效率的问题。

Description

一种自适应调节散热系统及变频器

技术领域

本实用新型涉及变频器控制领域，特别是一种自适应调节散热系统及变频器。

背景技术

变频柜主要用于交流电动机(异步电机或同步电机)转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了具有卓越的调速性能之外，变频柜还有明显的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。它在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程(中心空调、供水、水处理、电梯等)中，变频柜都在发挥着重要作用。

变频柜的故障会随着柜内温度的升高而增加，变频柜的使用寿命会随着温度的升高而降低，为了提高变频柜的应用稳定性和使用寿命,必须要解决好变频柜环境散热问题。

变频器均是搭配整机或压缩机进行运行，变频器冷媒由总系统供给，且总系统供给变频器的冷媒量总是固定的，此种方案不灵活，不能够根据工况的不同调节供给变频器散热系统的冷媒量，普通工况时对变频器散热系统散热性能要求较低，此时存在冷媒供给过量浪费的现象，不利于整个系统的效率。在恶劣工况时对变频器散热系统散热性能要求较高，存在冷媒供给不足的风险，增加系统报故障的频率。

因此，如何设计一种自适应调节散热系统及变频器，能解决现有技术中，散热系统对变频器散热效果不佳，存在冷媒供给过量或者不足的问题，是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术中，散热系统对变频器散热效果不佳，存在冷媒供给过量或者不足的问题，本实用新型提出了一种自适应调节散热系统及变频器。

本实用新型的技术方案为，提出了一种自适应调节散热系统，包括冷媒总流道、以及多条与所述冷媒总流道连接的冷媒分流道，每条所述冷媒分流道的路径上均设置有待散热设备；

所述自适应调节散热系统还包括多个调节单元，所述调节单元可调节所述冷媒总流道以及所述冷媒分流道中冷媒流量。

进一步，所述调节单元包括设置在所述冷媒总流道中的第一调节阀、以及设置在每条所述冷媒分流道中的第二调节阀；

其中，所述第一调节阀和所述第二调节阀均连接至微处理器，以控制所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度。

进一步，还包括设置在每个所述待散热设备上，并用于检测所述待散热设备的实际温度的温度检测单元；

所述微处理器根据所述实际温度与预设温度区间的关系调节所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度。

进一步，所述温度检测单元采用热敏电阻。

进一步，当仅部分所述待散热设备的实际温度高于所述预设温度区间的上限值时，所述微处理器增大实际温度超出所述预设温度区间的上限值的待散热设备所连接的冷媒分流道上的第二调节阀的开度。

进一步，当仅部分所述待散热设备的实际温度低于所述预设温度区间的下限值时，所述微处理器减小实际温度低于所述预设温度区间的下限值的待散热设备所连接的冷媒分流道上的第二调节阀的开度。

进一步，当所有所述待散热设备的实际温度高于所述预设温度区间的上限值时，所述微处理器增大所述第一调节阀的开度。

进一步，当所有所述待散热设备的实际温度低于所述预设温度区间的下限值时，所述微处理器减小所述第一调节阀的开度。

进一步，所述预设温度区间的上限值低于所述待散热设备的温度保护值10℃；

所述预设温度区间的下限值低于所述预设温度区间的上限值5～10℃。

本实用新型还提出了一种变频器，所述变频器采用上述自适应调节散热系统。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益效果：

1、本实用新型设置有冷媒总流道和冷媒分流道，且分别为冷媒总流道和冷媒分流道配置第一调节阀和第二调节阀，使得本实用新型能够根据变频器的实际工况，对每条冷媒分流道、以及冷媒总流道进行适应性调节，能够避免传统方案中冷媒供给过多造成的浪费、以及冷媒供给不足出现的故障，提高了冷媒的利用率，有利于提高整个自适应调节散热系统的散热效率；

2、本实用新型中设置有温度检测单元来实时监测待散热设备，并依据实际温度与预设温度区间的关系调节第一调节阀和第二调节阀的开度，实现了自适应调节冷媒供给量，减少了变频器报故障的概率，降低了故障率，提升了用户的体验；

3、本实用新型中通过设置多条冷媒分流道，在应用于变频器中时，待散热设备可以为变频器的每相功率模块，从而通过本实用新型的方案可以分别为每相功率模块进行单独散热，能够解决传统方案中采用一个散热流道而出现散热不均的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体的结构示意图；

图2为本实用新型中对第一调节阀的开度增大调节的逻辑图；

图3为本实用新型中对第一调节阀的开度减小调节的逻辑图；

图4为本实用新型中对第二调节阀的开度增大调节的逻辑图；

图5为本实用新型中对第二调节阀的开度减小调节的逻辑图；

图6为本实用新型中整体的逻辑图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理及结构进行详细说明。

变频器均是搭配整机或压缩机进行运行，变频器冷媒由总系统供给，且总系统供给变频器的冷媒量总是固定的，此种方案不灵活，不能够根据工况的不同调节供给变频器散热系统的冷媒量。

普通工况时对变频器散热系统散热性能要求较低，此时存在冷媒供给过量浪费的现象，不利于整个系统的效率；

在恶劣工况时对变频器散热系统散热性能要求较高，存在冷媒供给不足的风险，增加系统报故障的频率。

针对上述问题，本实用新型提出了一种自适应冷媒散热系统，包括冷媒总流道、以及多条与冷媒总流道连接的冷媒分流道；

本实用新型中自适应冷媒调节散热系统还包括多个调节单元，该调节单元可调节冷媒总流道以及冷媒分流道中的冷媒流量。

其中，每条冷媒分流道的路径上均设置有待散热设备。

本实用新型可应用于变频器，变频器具有多相功率模块，且每条冷媒分流道的路径上均设置一相功率模块，以此可以为变频器的每相功率模块进行单独散热，能解决传统方案中采用一个散热流道而出现散热不均匀的问题；

此外，通过上述设置为每相功率模块进行单独散热，能够自适应调节冷媒供给量，如A相功率模块温度较高，需要提高散热效果，只用提高与A相功率模块连接的冷媒分流道中的冷媒流量即可，无需像传统方案中，增加整体的冷媒流量，因此，本实用新型可以避免传统方案中冷媒供给过多造成的浪费、以及冷媒供给不足出现的故障，提高了冷媒的利用率，有利于提高整体自适应调节散热系统的散热效率。

图1为本实用新型一优选实施例下的连接方式，该实施例中设置有三条冷媒分流道，对应连接到变频器的A相功率模块、B相功率模块、以及C相功率模块；

如图1所示，A为A相功率模块，其连接的管道为第一冷媒分流道；

B为B相功率模块，其连接的管道为第二冷媒分流道；

C为C相功率模块，其连接的管道为第三冷媒分流道；

从图1中可以很明显的看出，第一冷媒分流道、第二冷媒分流道、以及第三冷媒分流道最后连接到一起，其汇合的管道为冷媒总流道；

为实现分别对A相功率模块、B相功率模块、以及C相功率模块的控制，本实用新型中设置有多个调节单元，其用于调节冷媒总流道以及冷媒分流道中冷媒流量，从而实现上述流量自适应调节的目的。

具体的，本实用新型中调节单元包括设置在冷媒总流道中的第一调节阀、以及设置在每条冷媒分流道中的第二调节阀；

其中，第一调节阀和第二调节阀均连接至微处理器，以控制第一调节阀和第二调节阀的开度。

图1为本实用新型一优选实施例下的连接方式，该实施例中设置有三条冷媒分流道，对应设置第二调节阀的数量也为三个，其分别设置在第一冷媒分流道、第二冷媒分流道、以及第三冷媒分流道中；

如图1所示，VY为第一调节阀，VY1、VY2、VY3均为第二调节阀；

其中，第一调节阀VY设置在冷媒总流道中，因此其可以控制冷媒总流道中冷媒的流量，进而控制流入给第一冷媒分流道、第二冷媒分流道、以及第三冷媒分流道中的冷媒总流量；

第二调节阀VY1设置在第一冷媒分流道中，其可以控制第一冷媒分流道中冷媒的流量；

第二调节阀VY2设置在第二冷媒分流道中，其可以控制第二冷媒分流道中冷媒的流量；

第二调节阀VY3设置在第三冷媒分流道中，其可以控制第三冷媒分流道中冷媒的流量；

通过上述设置后，本实用新型可以在A相功率模块温度异常时，调节第二调节阀VY1的开度，适应A相功率模块进行散热；

在B相功率模块温度异常时，调节第二调节阀VY2的开度，适应B相功率模块进行散热；

在C相功率模块温度异常时，调节第二调节阀VY3的开度，适应C相功率模块进行散热；

在总冷媒供给不足时，调节第一调节阀VY的开度，从而适应冷媒的分配。

在本实用新型一优选实施例中，第一调节阀VY、第二调节阀VY1、第二调节阀VY2、以及第二调节阀VY3均采用电子膨胀阀。

因此，通过上述设置为每相功率模块进行单独散热，能够自适应调节冷媒供给量，如A相功率模块温度较高，需要提高散热效果，只用提高与A相功率模块连接的冷媒分流道中的冷媒流量即可，无需像传统方案中，增加整体的冷媒流量，因此，本实用新型可以避免传统方案中冷媒供给过多造成的浪费、以及冷媒供给不足出现的故障，提高了冷媒的利用率，有利于提高整体自适应调节散热系统的散热效率。

为实现上述功能，本实用新型还包括设置在每个待散热设备上，并用于检测待散热设备的实际温度的温度检测单元；

上述微处理器根据实际温度与预设温度区间的关系调节第一调节阀和第二调节阀的开度。

其中，上述温度检测单元可以采用感温包、热敏电阻、温度计等装置，通过温度检测单元的设计，能够保证本实用新型中控制的可靠性。

在本实用新型一优选实施例中，温度检测单元采用热敏电阻。

在该优选实施例中，可以通过热敏电阻连接一检测电路，通过检测热敏电阻的阻值变化进行温度测量，其具体原理为：

热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化，因此可以根据热敏电阻的变化设置一个分压电阻，然后将分压电阻与热敏电阻串联后连接电源；

根据串联分压的原理，串联电路中电阻上的电压与其阻值有关，由于分压电阻的阻值不变，只用检测分压电阻上的电压，即可计算得出热敏电阻上的电压，进而计算得出此时热敏电阻的阻值，然后根据热敏电阻的变化规律得出此时的温度。

其具体设置为：设置一分压电阻R1与热敏电阻RT串联到电压为U的电源VCC与地GND之间；

通过测量分压电阻R1上电压V1，可以计算得出热敏电阻上的电压为U-V1，根据串联分压，可以得出V1/R1＝RT/(U-V1)，然后依据该公式可以得出此时热敏电阻的阻值RT＝V1*(U-V1)/R1。

在本实用新型其他实施例中，还可以设置一ADC转换模块，将电压信号转换为数字信号，然后设置对应的温度值，从而实现数值化的显示温度数据，便于用户观测。

请参见图1，本实用新型中为温度检测单元设置有三个，且均采用热敏电阻，分别为RT1、RT2、RT3；

依据上述冷媒总流道、冷媒分流道、第一调节阀、第二调节阀、以及微处理器的设置，本实用新型将上述设置分为子系统和分系统；

其中，子系统由第一冷媒分流道、第二冷媒分流道、第三冷媒分流道、第二调节阀VY1、第二调节阀VY2、第二调节阀VY3、热敏电阻RT1、热敏电阻RT2、热敏电阻RT3以及微处理器组成；

总系统由冷媒总流道、第一调节阀VY组成；

其中，微处理器设置在子系统中，并可与总系统通讯(其可以优选为无线通讯)，用于控制第一调节阀VY的开度；

同时微处理器在子系统中分别连接到热敏电阻RT1、热敏电阻RT2、以及热敏电阻RT3以进行温度采样，同时依据温度采样的结果，对第二调节阀VY1、第二调节阀VY2、以及第二调节阀VY3进行阀体控制；

以此，本实用新型通过上述设计，可以实现以下效果：

1、本实用新型设置有冷媒总流道和冷媒分流道，且分别为冷媒总流道和冷媒分流道配置第一调节阀和第二调节阀，使得本实用新型能够根据变频器的实际工况，对每条冷媒分流道、以及冷媒总流道进行适应性调节，能够避免传统方案中冷媒供给过多造成的浪费、以及冷媒供给不足出现的故障，提高了冷媒的利用率，有利于提高整个自适应调节散热系统的散热效率；

2、本实用新型中设置有温度检测单元来实时监测待散热设备，并依据实际温度与预设温度区间的关系调节第一调节阀和第二调节阀的开度，实现了自适应调节冷媒供给量，减少了变频器报故障的概率，降低了故障率，提升了用户的体验；

3、本实用新型中通过设置多条冷媒分流道，在应用于变频器中时，待散热设备可以为变频器的每相功率模块，从而通过本实用新型的方案可以分别为每相功率模块进行单独散热，能够解决传统方案中采用一个散热流道而出现散热不均的问题。

其中，依据上述设置，本实用新型的控制逻辑包括：

当仅部分待散热设备的实际温度高于预设温度区间的上限值时，微控制器增大实际温度超出预设温度区间的上限值的待散热设备所连接的冷媒分流道上的第二调节阀的开度。

这里，当只有部分待散热设备的实际温度高于预设温度区间的上限值时，表明此时是单个待散热设备的温度异常，此时只用调节与之连接的冷媒分流道即可；

如图1所示，当检测到A相功率模块、B相功率模块的温度高于预设温度区间的上限值时，只用增大第二调节阀VY1和第二调节阀VY2的开度即可，无需调节总的冷媒流量。

请参见图4，其为本实用新型中对第二调节阀的开度增大调节的逻辑图，其先判断是否全部待散热设备的实际温度高于预设温度区间的上限值，在判定为否时，分别对每相第二调节阀的开度进行增大调节。

进一步的，本实用新型的控制逻辑还包括：

当仅部分待散热设备的实际温度低于预设温度区间的下限值时，微控制器减小实际温度低于预设温度区间的下限值的待散热设备所连接的冷媒分流道上的第二调节阀的开度。

这里，当只有部分待散热设备的实际温度低于预设温度区间的下限值时，表明此时是单个待散热设备的温度异常，此时只用调节与之连接的冷媒分流道即可；

如图1所示，当检测到A相功率模块、B相功率模块的温度低于预设温度区间的下限值时，只用减小第二调节阀VY1和第二调节阀VY2的开度即可，无需调节总的冷媒流量。

请参见图5，其为本实用新型中对第二调节阀的开度减小调节的逻辑图，其先判断是否全部待散热设备的实际温度低于预设温度区间的下限值，在判定为否时，分别对每相第二调节阀的开度进行减小调节。

进一步的，本实用新型的控制逻辑还包括：

当所有待散热设备的实际温度高于预设温度区间的上限值时，微控制器增大第一调节阀的开度。

这里，当全部待散热设备的实际温度高于预设温度区间的上限值时，表明此时是冷媒总流量不足，需要增大冷媒流量，因此只用调节第一调节阀的开度即可。

如图1所示，当检测到A相功率模块、B相功率模块、以及C相功率模块的温度均高于预设温度区间的上限值时，只用增大第一调节阀VY的开度即可。

请参见图2，其为本实用新型中对第二调节阀的开度增大调节的逻辑图，其先判断是否全部待散热设备的实际温度高于预设温度区间的上限值，在判定为是时，直接对第一调节阀进行增大调节。

进一步的，本实用新型的控制逻辑还包括：

当所有待散热设备的实际温度低于预设温度区间的下限值时，微控制器减小第一调节阀的开度。

这里，当全部待散热设备的实际温度低于预设温度区间的下限值时，表明此时是冷媒总流量过多，需要减小冷媒流量，因此只用调节第一调节阀的开度即可。

如图1所示，当检测到A相功率模块、B相功率模块、以及C相功率模块的温度均低于预设温度区间的下限值时，只用减小第一调节阀VY的开度即可。

请参见图3，其为本实用新型中对第二调节阀的开度增大调节的逻辑图，其先判断是否全部待散热设备的实际温度低于预设温度区间的下限值，在判定为是时，直接对第一调节阀进行减小调节。

其中，上述预设温度区间的上限值低于待散热设备的温度保护值10℃；

预设温度区间的下限值低于预设温度区间的上限值5～10℃。

这里，预设温度区间的上限值和下限值均可以根据实际情况进行设置，在本实用新型中并不做具体限定。

请参见图6，其为本实用新型中整体的控制逻辑图：

在开机后，先分别对三相的功率模块进行温度检测，得到测试值Ta、Tb、Tc，这里Ta为A相功率模块的温度、Tb为B相功率模块的温度、Tc为C相功率模块的温度；

其先判断Ta>T1、Tb>T1、Tc>T1是否成立(这里T1为预设温度区间的上限值)，当判定为否时，然后进行三相功率模块的温度是否均低于T2的判断(这里T2为预设温度区间的下限值)，若均低于T2，则给总系统发送子系统冷媒供给过多信号，总系统通过减小第一调节阀VY开度调整供给冷媒；

若未满足全部低于T2，表明此时仅部分功率模块的温度低于预设温度区间的下限值，此时按照对第二调节阀的控制逻辑进行调节，控制对应第二调节阀的开度减小，以减小该相散热性能；

当判定为是时，先对每一相功率模块对应的第二调节阀的开度是否为100％进行判断，若判断开度未达到100％，则通过控制相应第二电子膨胀阀开度，增加该相的散热性能，然后回到断Ta>T1、Tb>T1、Tc>T1的判断；

若判定开度达到100％，再判断其余两相功率模块的温度是否都大于T2，若是，则按照对第一调节阀的控制逻辑进行调节，给总系统发送子系统冷媒供给不足，总系统通过增大第一调节阀VY开度调整供给冷媒；

然后再进行功率模块是否超过温度保护值T3(这里的T3为功率模块的温度保护值)的判断，当判定为是时，表明此时散热系统异常，需要停机维修处理，若判定为否，则回到断Ta>T1、Tb>T1、Tc>T1的判断。

本实用新型通过上述设置，至少具有如下有益效果：

1、本实用新型设置有冷媒总流道和冷媒分流道，且分别为冷媒总流道和冷媒分流道配置第一调节阀和第二调节阀，使得本实用新型能够根据变频器的实际工况，对每条冷媒分流道、以及冷媒总流道进行适应性调节，能够避免传统方案中冷媒供给过多造成的浪费、以及冷媒供给不足出现的故障，提高了冷媒的利用率，有利于提高整个自适应调节散热系统的散热效率；

2、本实用新型中设置有温度检测单元来实时监测待散热设备，并依据实际温度与预设温度区间的关系调节第一调节阀和第二调节阀的开度，实现了自适应调节冷媒供给量，减少了变频器报故障的概率，降低了故障率，提升了用户的体验；

3、本实用新型中通过设置多条冷媒分流道，在应用于变频器中时，待散热设备可以为变频器的每相功率模块，从而通过本实用新型的方案可以分别为每相功率模块进行单独散热，能够解决传统方案中采用一个散热流道而出现散热不均的问题。

本实用新型还提出了一种变频器，其具有上述自适应调节散热系统。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自适应调节散热系统，其特征在于，包括冷媒总流道、以及多条与所述冷媒总流道连接的冷媒分流道，每条所述冷媒分流道的路径上均设置有待散热设备，多条所述冷媒分流道连接在一起汇合形成的管道为所述冷媒总流道；

所述自适应调节散热系统还包括多个调节单元，所述调节单元可调节所述冷媒总流道以及所述冷媒分流道中冷媒流量。

2.根据权利要求1所述的自适应调节散热系统，其特征在于，所述调节单元包括设置在所述冷媒总流道中的第一调节阀、以及设置在每条所述冷媒分流道中的第二调节阀；

其中，所述第一调节阀和所述第二调节阀均连接至微处理器，以控制所述第

一调节阀和所述第二调节阀的开度。

3.根据权利要求2所述的自适应调节散热系统，其特征在于，还包括设置在每个所述待散热设备上，并用于检测所述待散热设备的实际温度的温度检测单元；

所述微处理器根据所述实际温度与预设温度区间的关系调节所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度。

4.根据权利要求3所述的自适应调节散热系统，其特征在于，所述温度检测单元采用热敏电阻。

5.一种变频器，其特征在于，所述变频器具有如权利要求1至4任意一项

权利要求所述的自适应调节散热系统。