CS241872B1

CS241872B1 - Semiconductor converters cooling system

Info

Publication number: CS241872B1
Application number: CS844758A
Authority: CS
Inventors: Antonin Malousek; Jaromir Straka
Original assignee: Antonin Malousek; Jaromir Straka
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS475884A1

Abstract

Systém chlazení polovodičových měničů řeší technický problém snížení spotřeby elektrické energie a hlučnosti a zvýšení provozní spolehlivosti systému. Podstata spočívá v tom, že vyrovnávací komora skříně je opatřena nejméně jednou alespoň částečně výklopnou stěnou, která je spojena s vyklápěcím ústrojím spřaženým se snímačem teploty chladiče a/nebo se snímačem činnosti ventilátorů.Semiconductor Inverter Cooling System solves the technical problem of reducing consumption electricity and noise operational reliability of the system. The essence is that the buffer chamber the housing is provided at least once at least partially hinged wall, which it is coupled to a tiltable coupling device with radiator temperature sensor and / or with fan operation sensor.

Description

Vynález se týká systému chlazení polovodičových měničů uspořádaných ve skříni obsahující výkonové ^Lovodičové prvky s jejich chladiči, která je opatřena vyrovnávací komorou s ventilátory.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a cooling system for semiconductor transducers arranged in a housing comprising power transducer elements with their heatsinks, which is provided with a buffer chamber with fans.

Dosud známé systémy chlazení polovodičových měničů využívají bud nuceného oběhu chladivá, či přirozeného chlazení. Použití těchto známých způsobů u zařízení s proměnlivým zatížením má za následek řadu nevýhod a obtíží. U nuceného oběhu chladivá jde zejména o skutečnost, že ventilátory nejenom pracují stále, jsou hlučné a odebírají elektrickou energii, ale že při výpadku ventilátoru dojde za provozu k odstavení celého zařízení. U přirozeného chlazení bez použití ventilátorů je třeba dimenzovat teplosměnné plochy na nejvyšší zátěž, což ve svém důsledku vede k mimořádně vysoké hmotnosti zařízení a vyšším investičním nákladům.Previously known semiconductor converter cooling systems use either coolant or natural cooling. The use of these known methods in a variable load device results in a number of disadvantages and difficulties. Forced circulation of refrigerants is mainly the fact that the fans not only work constantly, are noisy and draw electricity, but that in the event of a fan failure, the entire plant is shut down during operation. With fan-less natural cooling, heat exchanger surfaces must be dimensioned for the highest load, resulting in extremely high equipment weight and higher investment costs.

Konkrétním příkladem snahy o úsporu elektrické energie a snížení hlučnosti při chodu ventilátorů je chladící zařízení popsané na zveřejněné patentové přihlášce NSR/D08 č. 2 503 623, kde jsou popsány dva za sebou axiálně uspořádané ventilátory, z nichž za normálního provozu běží pouze jeden a druhý se zapíná pouze při výpadku prvního, nebo při potřebě intenzivnějšího chlazení. Protože odpojený ventilátor by se v proudu vzduchu vyvozovaném zapnutým ventilátorem samovolně otáčel, čímž by se zbytečně zvětšoval jeho aerodynamický odpor, stoupala hlučnost a_zopotřebovávala se jeho ložiska, je druhý, odpojovaný ventilátor opatřen blokovacím zařízením, které při jeho vypnutí zabrání jeho samovolnému otáčení.A specific example of an effort to save electricity and reduce noise during fan operation is the refrigeration device described in published patent application NSR / D08 No. 2,503,623, which describes two axially arranged fans, of which only one and the other run in normal operation. is switched on only in case of failure of the first one or when more intensive cooling is required. Since the disconnected fan should the air flow exerts fan turned spontaneously rotate, which would unnecessarily increase the aerodynamic resistance, increased noise and _a wore its bearing, the second, disconnecting the ventilator is provided with a locking device which when turned off prevents its spontaneous rotation.

241 872241 872

Nevýhodou popsaného řešeni je jeho složitost a dále i skutečnost, že se v něm neuvazuje o využiti přirozeného chlazení při zcela odpojených ventilátorech.The disadvantage of the described solution is its complexity and also the fact that it does not consider using natural cooling when the fans are completely disconnected.

Uvedené nedostatky známých řešeni odstraňuje systém chlazeni polovodičových měniěú uspořádaných ve skříni obsahující výkonové polovodičové prvky s jejich chladiči a opatřené vyrovnávací komorou s ventilátory podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, ze vyrovnávací komora je opatřena nejméně jednou alespoň částečně výklopnou stěnou, která je spojena e vyklápěcím ústrojím sprazeným se snímačem teploty chladičů a/nebo se snímačem činnosti ventilátorů.These drawbacks of the known solutions are overcome by a cooling system of semiconductor converters arranged in a housing comprising power semiconductor elements with their coolers and provided with a compensating chamber with fans according to the invention, characterized in that the compensating chamber is provided with at least one at least partially hinged wall connected a tipping device coupled with a temperature sensor for the radiators and / or a sensor for the operation of the fans.

Nový a vyšší účinek vynálezu spočívá ve srovnání se známými řešeními v tom, že při nižším zatížení polovodičových měničů umožňuje úplné vypnutí ventilátorů, a tím podstatné snížení hlučnosti a úsporu elektrické energie na provoz ventilátorů. Dosahuje se toho tím, ze při nižším zatížení měniče se využívá přirozeného chlazení, které se ještě podpoří vyklopením stěny vyrovnávací komory. Vypínáním ventilátorů se kromě toho sníží jejich opotřebený a tím zvýší provozní spolehlivost systému chlazení.A new and higher effect of the invention is in comparison with the known solutions in that, at a lower load on the semiconductor converters, it allows the fans to be completely switched off, thereby substantially reducing the noise level and saving electricity for the operation of the fans. This is achieved by using natural cooling at a lower load on the inverter, which is further enhanced by tilting the expansion chamber wall. Switching off the fans also reduces their wear and therefore increases the operational reliability of the cooling system.

Vynález je dále objasněn na příkladu jeho provedení, který je popsán na základě připojeného výkresu, na kterém je schematicky znázorněn systém chlazení polovodičových měničů podle vynálezu.The invention is further elucidated by means of an exemplary embodiment thereof, which is described with reference to the accompanying drawing, in which the cooling system of the semiconductor converters according to the invention is schematically illustrated.

Polovodičový měnič sestává ze skříně 2, ve které jsou uspořádány výkonové polovodičové prvky £ diskového tvaru, stažené mezi chladiči 4. Nad výkonovými polovodičovými prvky s chladiči 4 je vyrovnávací komora 8 opatřená víkem 5., v němž jsou ventilátory 2 P^ro nucené chlacení výkono_vých polovodičových prvků 1 . Chladící vzduch vstupuje mezi chladiče 4 ve směru první šipky 10 a zahřátý je ventilátory 5 vypuzován ve směru druhé šipky 11. Vyrovnávací komora 6 je dále opatřena směrem do vnitrního prostoru skříně 2 výklopnou stěnou 7, která je spřažena s vyklápěcím ústrojím 6, například hydraulickým, znázorněným plnou čarou v poloze odpovídající uzavřené výklopné stěně 7 a čárkovaně v poloze odpovídající otevřené výklopné stěně 7, kdy horní okrajSemiconductor converter consists of a housing 2 in which are provided power semiconductor components £ disc-shaped, clamped between the radiator 4. Above the power semiconductor elements of the condenser 4, the compensation chamber 8 is provided with a lid 5 at which the fan 2 P ^ro forced chlacení semiconductor výkono_vých of elements 1. The cooling air enters between the coolers 4 in the direction of the first arrow 10 and heated by the fans 5 in the direction of the second arrow 11. The compensating chamber 6 is further provided with a hinged wall 7 in the direction of the interior of the housing 2. represented by a solid line in the position corresponding to the closed hinged wall 7 and dashed in the position corresponding to the open hinged wall 7 with the upper edge

241 872 výklopné stěny 7 uvolní průchod vzduchu ve směru třetí šipky 12 sítem 13« Horní stěnou skříně 2 procházejí izolační průchodky 14, ke kterým jsou připojeny sběrnice 9 pro rozvod střídavého a usměrněného .proudu, jimiž je znázorněná skříň 2 případně propojena s neznázorněnými sousedními skříněmi 2. Vyklápěcí ústrojí 6. je prostřednictvím neznázorněných elektronických obvodů propojeno se snímači 41 teploty chladičů 4, z nichž je pro jednoduchost výkresu znázorněn pouze jeden a které mohou být tvořeny dvojkovovými membránovými teplotními čidly s kontakty, nebo teplotně závislými odpory s příslušnou elektronikou a podobně. Vyklápěcí ústrojí 4 j^e kromě toho propojeno se snímačem 31 činnosti ventilátorů 2» který múze být tvořen naznačenou klapkou s kontakty, uspořádanou v prostoru víka 2» nebo'vyhřívaným teplotně závislým odporem s příslušnou elektronikou a podobně nebo múze být snímání činnosti ventilátorů 3 odvozeno od napájení hnacích motoru ventilátorů 3· , Činnost systému chlazení polovodičových měničů je v souladu s popsaným příkladem provedení následující: Při plném, případně velkém zatížení polovodičového měniče, kdy je třeba z chladičů 4 výkonových polovodičových prvku £ konvekcí odvádět značné množství tepla,, je zapojeno nucené chlazení, to je jsou v provozu ventilátory 2 & výklopná stěna 7 je vyklápěcím ústrojím 2 přidržována v uzavřené poloze znázorněné plnou čarou, aby nebyl rušen sací účinek ventilátoru 2· Chladící vždúch ystupuje do skříně 2 z boku nebo spodem a prochází ve směru šipek £0, ££ mezi žebry chladičů 4 a vyrovnávací; komorou 8. Intenzívní proudění vzduchu je snímáno snímačem 31 .Činnosti ventilátorů £· Jakmile zatížení výkonových polovodičových prvků £ poklesne a teplota jejich chladičů 4 se'sníží pod stanovenou hranici, vydá snímač 41 pokyn k vypnutí ventilátorů 2 a vyklápěcímu ústrbjí £ k vychýlení výklopné stěny 7 do polohy znázorněné na výkresu čárkovaně, takže chlazení dále probíhá přirozenou konvekcí, která je podpořena průchodem chladícího vzduchu sítem 13 ve směru šipky 12. Jedná se tedy o kombinovaný systém chlazení, ve kterém se při nižším zatížení polovodičového měniče odpojí nucené chlazení a naopak podpoří chlazení přirozenou konvekcí.241 872 hinged walls 7 release air passage in the direction of the third arrow 12 through a sieve 13. In the upper wall of the casing 2 there are insulating bushings 14 to which the AC and rectified current busbars 9 are connected. 2. The tilting device 6 is connected by means of electronic circuits (not shown) to the temperature sensors 41 of the heatsinks 4, of which only one is shown for the sake of simplicity, and which may consist of bimetallic membrane temperature sensors with contacts. Tilting mechanism 4 j ^e in addition connected to the sensor 31 Business 2 fans »which can be formed indicated flap with contacts arranged in the area of the cover 2» nebo'vyhřívaným temperature-dependent resistor with appropriate electronics and the like or can be sensed activity derived from the 3 fans The operation of the cooling system of the semiconductor converters in accordance with the described embodiment is as follows: For a full or high load of the semiconductor inverter, where a considerable amount of heat has to be removed from the heatsinks of the power semiconductor elements. cooling, that is, in operation fans 2 & the hinged wall 7 is held by the tilting device 2 in the closed position shown in solid line in order not to disturb the suction effect of the fan 2 · The cooling always enters the housing 2 from the side or underneath and passes in the direction of the arrows 40, 60 between the radiator fins 4 and the alignment; The intensive air flow is sensed by the sensor 31. As soon as the load of the power semiconductor elements 4 decreases and the temperature of their heatsinks 4 drops below a set limit, the sensor 41 instructs the fans 2 and the tilting opening to deflect the hinged wall. 7 to the position shown in dashed lines in the drawing so that cooling continues through natural convection, supported by the passage of cooling air through the sieve 13 in the direction of arrow 12. It is a combined cooling system in which forced cooling is switched off natural convection cooling.

241 872241 872

Systém chlazení polovodičových měničů múze být v rámci vynálezu různě modifikován, například múze se vyklápět některá z vnějších stěn vyrovnávací komory 8 nebo víko 5 s ventilátory, čímž se navíc prodlouží dráha přirozeného tahu a dosáhne vyěsí intenzity přirozeného chlazení. Také vyklápění výklopné stěny 7 nebo jiných stěn vyrovnávací komory 8 múze být případně odvozeno od aerodynamického účinku ventilátorů 2·The cooling system of the semiconductor transducers may be varied within the scope of the invention, for example, one of the outer walls of the equalizing chamber 8 or the fan lid 5 may be tilted, thereby extending the natural draft path and achieving a higher natural cooling intensity. Also, the tilting of the tilting wall 7 or other walls of the equalizing chamber 8 may also be derived from the aerodynamic effect of the fans 2.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Cooling system of semiconductor converters arranged in a housing comprising power semiconductor elements with their coolers, which is provided with a compensating chamber with fans, characterized in that the compensating chamber (8) is provided with at least one hinged wall (7) connected to the tilting device (6) coupled to the temperature sensor (41) of the radiators (4) and / or the sensor (31) of the fans operation (3).