DE102014105051B4

DE102014105051B4 - Method and device for operating an electronic circuit arrangement in a control cabinet

Info

Publication number: DE102014105051B4
Application number: DE102014105051.7A
Authority: DE
Inventors: Guido Hodapp; Klaus Buhlau; Roland Lodholz
Original assignee: Trumpf Huettinger GmbH and Co KG
Current assignee: Trumpf Huettinger GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: DE102014105051A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Schaltungsanordnung (27) in einem Schaltschrank (2), die elektrische Leistung größer 500 W in Bezug auf Stromstärke, Spannung und/ oder Frequenz umwandeln kann, bei dem im Innern eines Schaltschranks (2) ein Wärme erzeugendes elektrisches Bauteil (3) von einer forcierten Luftströmung (17) gekühlt wird, wobei eine Kühlflüssigkeit von einer Kühlflüssigkeit führende Anordnung durch einen Wärmetauscher (1) im Innern eines Schaltschranks (2) geführt wird und dabei Wärme aus der Luftströmung (17) entzogen und der Kühlflüssigkeit zugeführt wird, wobei in einem ersten Betriebszustand die Kühlflüssigkeit mehrheitlich, insbesondere vollständig durch den Wärmetauscher (1) geführt wird und in einem zweiten Betriebszustand die Kühlflüssigkeit auch durch einen Kühlkörper (14) geführt wird, der das Wärme erzeugende elektrische Bauteil (3) kühlt, wobei eine Steuereinheit (20) in einem ersten Verfahrensschritt (31) ein Einschaltsignal erhält um das elektrische Bauteil (3), an dem vor Erhalt des Einschaltsignals keine Spannung anliegt, mit Spannung zu versorgen, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt (32) zunächst die Luftfeuchtigkeit und/oder Temperatur im Schaltschrank (2) gemessen wird und in einem dritten nachfolgenden Verfahrensschritt (33) überprüft wird, ob die Luftfeuchtigkeit über einem vorgegebenen Wert, insbesondere über dem Taupunkt, liegt oder ob die Temperatur unter einem vorgegebenen oder gemessenen Wert liegt, und, falls sich eine der Prüfungen als richtig erweist, von der Steuereinheit (20) in einem vierten Verfahrensschritt (34) zumindest ein Ventil (8) im Innern des Schaltschranks (2) derart betätigt wird, dass die Kühlflüssigkeit führende Anordnung die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper (14) vermindert oder auf einem verminderten Wert hält und gleichzeitig die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Wärmetauscher (1) fortführt, und danach das Verfahren beim zweiten Verfahrensschritt (32) fortgeführt wird und während des ersten, zweiten, dritten und vierten Verfahrensschritts (31 - 34) keine Spannung an das elektrische Bauteil (3) angelegt wird.Method for operating an electronic circuit arrangement (27) in a control cabinet (2) which can convert electrical power greater than 500 W in terms of current intensity, voltage and/or frequency, in which a heat-generating electrical component (3) is cooled by a forced air flow (17) inside a control cabinet (2), wherein a cooling liquid is guided by a cooling liquid-carrying arrangement through a heat exchanger (1) inside a control cabinet (2) and heat is extracted from the air flow (17) and supplied to the cooling liquid, wherein in a first operating state the cooling liquid is guided mostly, in particular completely, through the heat exchanger (1) and in a second operating state the cooling liquid is also guided through a cooling body (14) which cools the heat-generating electrical component (3), wherein a control unit (20) receives a switch-on signal in a first method step (31) in order to supply voltage to the electrical component (3) to which no voltage is applied before receiving the switch-on signal, wherein in a second method step (32) first the air humidity and/or temperature in the control cabinet (2) is measured and in a third subsequent method step (33) it is checked whether the air humidity is above a predetermined value, in particular above the dew point, or whether the temperature is below a predetermined or measured value, and, if one of the tests proves to be correct, in a fourth method step (34) the control unit (20) actuates at least one valve (8) inside the control cabinet (2) in such a way that the coolant-carrying arrangement reduces the supply of coolant to the heat sink (14) or keeps it at a reduced value and at the same time continues the supply of coolant to the heat exchanger (1), and then the method is continued in the second method step (32) and no voltage is applied to the electrical component (3) during the first, second, third and fourth method steps (31 - 34).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer elektronischen Schaltungsanordnung in einem Schaltschrank und einen Schaltschrank für die Aufnahme zumindest einer solchen elektronischen Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung ist ausgelegt elektrische Leistung größer 500 W in Bezug auf Stromstärke, Spannung und / oder Frequenz umzuwandeln. Solche elektronische Schaltungsanordnungen trifft man zum Beispiel bei Stromversorgungen im industriellen Bereich an zur Leistungsversorgung von Prozessen, die elektrische Leistung in anderer Form benötigen, als diese von dem elektrischen Energieversorger geliefert wird. Elektrische Energie wird übelicherweise in einem Frequenzbereich von 50 bis 60 Hz bei fest vorgegebenen Spannungswerten vom Energieversorger geliefert. Industrielle Prozesse wie Plasma- oder Laseranregung sowie Induktionserwärmung benötigen aber häufig Wechselstrom höherer Frequenz, in manchen Fällen auch variabler Frequenz und einstellbarer Spannung oder geregeltem Strom. In manchen Fällen wird auch Gleichstrom benötigt. Solche elektronischen Schaltungsanordnungen werden beispielsweise auch eingesetzt, um aus Gleichspannungslieferanten, wie zum Beispiel Photovoltaikanlagen Wechselstrom zu erzeugen, um diesen in das Versorgungsnetz einzuspeisen. In der Regel weisen solche elektronischen Schaltungsanordnungen, die Leistungen größer 500 W umwandeln, elektrische oder elektronische Bauteile auf, die so viel Wärme erzeugen, dass sie mit einem flüssigkeitsdurchströmten Kühlkörper gekühlt werden müssen. Häufig werden eine oder mehrere solche elektronischen Schaltungsanordnungen in einem Schaltschrank angeordnet, der Anordnungen vorsieht, mittels derer zusätzlich zu der Kühlung durch den Kühlkörper elektrische oder elektronische Bauteile mittels einer forcierten Luftströmung gekühlt werden. Die Luft, die zur forcierten Luftströmung verwendet wird, kann eine Luftfeuchtigkeit aufweisen, die an kalten Bauteilen zu einer Betauung führt. Diese Betauung kann zu unerwünschten Effekten führen. Erstens können Bauteile durch Korrosion geschädigt werden. Zweitens können im Betrieb der elektronischen Schaltungsanordnung unerwünschte Stromflüsse durch das Wasser auf oder zwischen den Bauteilen entstehen.The invention relates to a method and a device for operating an electronic circuit arrangement in a control cabinet and to a control cabinet for accommodating at least one such electronic circuit arrangement. The circuit arrangement is designed to convert electrical power greater than 500 W in terms of current intensity, voltage and/or frequency. Such electronic circuit arrangements are found, for example, in power supplies in the industrial sector to supply power to processes that require electrical power in a different form than that supplied by the electrical energy supplier. Electrical energy is usually supplied by the energy supplier in a frequency range of 50 to 60 Hz at fixed voltage values. However, industrial processes such as plasma or laser excitation and induction heating often require alternating current of higher frequency, in some cases also of variable frequency and adjustable voltage or regulated current. In some cases, direct current is also required. Such electronic circuit arrangements are also used, for example, to generate alternating current from direct voltage suppliers, such as photovoltaic systems, in order to feed it into the supply network. As a rule, such electronic circuit arrangements which convert power greater than 500 W have electrical or electronic components which generate so much heat that they have to be cooled with a liquid-flowing heat sink. One or more such electronic circuit arrangements are often arranged in a control cabinet which provides arrangements by means of which, in addition to cooling by the heat sink, electrical or electronic components are cooled by means of a forced air flow. The air used for the forced air flow can have a humidity which leads to condensation on cold components. This condensation can lead to undesirable effects. Firstly, components can be damaged by corrosion. Secondly, during operation of the electronic circuit arrangement, undesirable current flows can arise due to the water on or between the components.

Aus der US 2010 / 0 085 708 A1 ist ein hocheffizienter, flüssigkeitsgekühlter USV-Wandler bekannt, wobei die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) eine direkte Kühlung für verschiedene wärmeerzeugende Komponten umfassen kann. Diese direkte Kühlung kann Teil eines Kühlsystems sein, das die erzeugte Wärme in die Umgebung außerhalb des Raumes oder Gehäuses, in dem sich die USV befindet, leitet, so dass die Wärmelast der USV eine minimale oder gar keine Belastung für das Klimaanlagensystem für den Raum darstellt, in dem sich die USV befindet. Dabei kann das Kühlsystem mehrere Kühlkreisläufe nutzen, um die Wärme von den wärmeerzeugenden Komponenten der USV an die Umgebung zu übertragen.From the US 2010 / 0 085 708 A1 A high-efficiency, liquid-cooled UPS converter is known, whereby the uninterruptible power supply (UPS) may include direct cooling for various heat-generating components. This direct cooling may be part of a cooling system that directs the heat generated to the environment outside the room or enclosure in which the UPS is located, so that the heat load of the UPS represents a minimal or no burden on the air conditioning system for the room in which the UPS is located. The cooling system may use multiple cooling circuits to transfer the heat from the heat-generating components of the UPS to the environment.

DE 10 2004 012 978 A1 offenbart eine Kondensatabführung mittels integrierter Kondensatpumpe bei Luft/Wasser-Wärmetauschern. In einem Kühlgerät für einen Schaltschrank mit einem von Kühlluft durchströmten Luftführungskanal ist hier ein Luft/Wasser-Wärmetauscher angeordnet, welchem ein Kondensat-Sammelbehälter zum Auffangen von anfallendem Kondensat zugeordnet ist. Eine Pumpeinrichtung fördert das Kondensat aus dem Kondensat-Sammelbehälter heraus. EN 10 2004 012 978 A1 discloses a condensate removal using an integrated condensate pump in air/water heat exchangers. In a cooling device for a control cabinet with an air duct through which cooling air flows, an air/water heat exchanger is arranged, to which a condensate collection container is assigned for collecting any condensate that occurs. A pumping device conveys the condensate out of the condensate collection container.

In der DE 43 27 444 A1 wird eine Kühleinrichtung für einen Schaltschrank offenbart, der Schaltschrank umfassend elektrische Komponenten, insbesondere mit zum Regeln von elektrischen Antrieben vorgesehene elektrische Geräte, die flüssigkeitsgekühlt, insbesondere wassergekühlt sind. Um bei kleinem Schrankvolumen und hoher Verlustleistungsdichte der elektrischen Komponenten eine gute Kühlung zu gewährleisten, ist zusätzlich zur Flüssigkeitskühlung von einem Lüfteraggregat ein geschlossener Luftstrom erzwingbar, in dem ein Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher angeordnet ist.In the DE 43 27 444 A1 A cooling device for a control cabinet is disclosed, the control cabinet comprising electrical components, in particular electrical devices intended for controlling electrical drives, which are liquid-cooled, in particular water-cooled. In order to ensure good cooling with a small cabinet volume and high power loss density of the electrical components, in addition to the liquid cooling, a closed air flow can be forced by a fan unit, in which an air-liquid heat exchanger is arranged.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer elektronischen Schaltungsanordnung in einem Schaltschrank vorzusehen, bei dem das Risiko einer Betauung vermindert oder vermieden wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6.The object of the invention is to provide a method and a device for operating an electronic circuit arrangement in a control cabinet, in which the risk of condensation is reduced or avoided.
The object is achieved by a method according to claim 1 and a device according to claim 6.

Die Vorrichtung zum Betreiben einer elektronischen Schaltungsanordnung in einem Schaltschrank, die elektrische Leistung größer 500 W in Bezug auf Stromstärke, Spannung und/ oder Frequenz umwandeln kann, weist auf:

- einen Schaltschrank,
- ein Wärme erzeugendes elektrisches Bauteil im Innern des Schaltschranks,
- eine forcierte Luftströmung, die ausgelegt ist das elektrische Bauteil zu kühlen,
- einen am elektrischen Bauteil angeordneten flüssigkeitsdurchströmten Kühlkörper
- einen Wärmetauscher im Innern des Schaltschranks, der ausgelegt ist, Wärme aus der Luftströmung zu entziehen und der Kühlflüssigkeit zuzuführen,
- eine Kühlflüssigkeit führende Anordnung, die ausgelegt ist, dem flüssigkeitsdurchströmten Kühlkörper und dem Wärmetauscher Kühlflüssigkeit zuzuführen und von ihnen abzuführen,
- ein Ventil, das ausgelegt ist, den Kühlflüssigkeitstrom durch den Wärmetauscher und den Kühlkörper zu regulieren,
- eine Steuereinheit, die geeignet ist, das Ventil anzusteuern und das elektrische Bauteil mit Spannung zu versorgen und von der Spannungsversorgung zu trennen,
- wobei die Steuereinheit ferner eingerichtet ist, ein Einschaltsignal zu erhalten, das der Steuereinheit signalisiert, dass das elektrische Bauteil mit Spannung versorgt werden soll,
- wobei die Steuereinheit ferner eingerichtet ist, bei Erhalt des Einschaltsignals das elektrische Bauteil von der Spannungsversorgung zu trennen oder getrennt zu halten und zunächst die Luftfeuchtigkeit und/oder Temperatur im Schaltschrank zu messen und zu überprüfen, ob die Luftfeuchtigkeit über einem vorgegebenen Wert, insbesondere über dem Taupunkt, liegt oder ob die Temperatur unter einem vorgegebenen oder gemessenen Wert liegt, und, falls sich eine der Prüfungen als richtig erweist, das Ventil derart anzusteuern, dass die Kühlflüssigkeit führende Anordnung die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper vermindert oder auf einem verminderten Wert zu halten und gleichzeitig die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Wärmetauscher fortzuführen, und diesen Betriebszustand so lange aufrecht zu erhalten, bis sich zumindest eine der beiden Prüfungen als nicht mehr richtig erweist.

The device for operating an electronic circuit arrangement in a control cabinet, which can convert electrical power greater than 500 W in terms of current, voltage and/or frequency, has:

- a control cabinet,
- a heat-generating electrical component inside the control cabinet,
- a forced air flow designed to cool the electrical component,
- a liquid-flow heat sink arranged on the electrical component
- a heat exchanger inside the control cabinet, designed to extract heat from the air flow and supply it to the cooling liquid,
- a cooling liquid carrying arrangement which is designed to supply the liquid flowing through To supply and remove coolant from the heat sink and the heat exchanger,
- a valve designed to regulate the flow of coolant through the heat exchanger and the heat sink,
- a control unit suitable for controlling the valve and supplying the electrical component with voltage and disconnecting it from the voltage supply,
- wherein the control unit is further configured to receive a switch-on signal which signals to the control unit that the electrical component is to be supplied with voltage,
- wherein the control unit is further configured to disconnect the electrical component from the power supply or to keep it disconnected upon receipt of the switch-on signal and first to measure the air humidity and/or temperature in the control cabinet and to check whether the air humidity is above a predetermined value, in particular above the dew point, or whether the temperature is below a predetermined or measured value, and, if one of the tests proves to be correct, to control the valve in such a way that the coolant-carrying arrangement reduces the supply of coolant to the heat sink or to keep it at a reduced value and at the same time to continue the supply of coolant to the heat exchanger, and to maintain this operating state until at least one of the two tests proves to be no longer correct.

Die Steuereinheit kann ferner eingerichtet sein im Falle, dass sich keine der Prüfungen als richtig erweisen, oder wenn nur eine Prüfung erfolgt ist, dass diese Prüfung sich als nicht richtig erweist, das Ventil derart zu betätigen, dass in der Kühlflüssigkeit führenden Anordnung die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper vermehrt wird. Die Steuereinheit kann ferner eingerichtet sein, das elektrische Bauteil dann mit Spannung zu versorgen. Die Steuereinheit kann ferner eingerichtet sein, die elektronische Schaltungsanordnung zum Wandeln von Leistung dann mit Strom und Spannung zu versorgen.The control unit can also be set up to operate the valve in such a way that the supply of coolant to the heat sink is increased in the coolant-carrying arrangement if none of the tests prove to be correct, or if only one test has been carried out and this test proves to be incorrect. The control unit can also be set up to then supply the electrical component with voltage. The control unit can also be set up to then supply the electronic circuit arrangement for converting power with current and voltage.

Zur Lösung der Aufgabe kann auch ein Schaltschrank vorgesehen sein, der geeignet und/oder ausgelegt ist für die Aufnahme zumindest einer elektronischen Schaltungsanordnung, die ausgelegt ist, elektrische Leistung größer 500 W in Bezug auf Stromstärke, Spannung und/ oder Frequenz umzuwandeln. Der Schaltschrank weist eine forcierte Luftströmung auf, die ausgelegt ist, ein erstes und /oder ein weiteres Wärme erzeugendes elektrisches oder elektronisches Bauteil zu kühlen. Der Schaltschrank weist weiter eine Kühlflüssigkeit führende Anordnung auf, die geeignet ist, einem flüssigkeitsdurchströmten Kühlkörper und einem flüssigkeitsdurchströmten Wärmetauscher Kühlflüssigkeit zuzuführen und von ihnen abzuführen. Der flüssigkeitsdurchströmte Kühlkörper ist thermisch mit dem ersten Wärme erzeugenden, elektrischen oder elektronischen Bauteil verbunden. Der Kühlkörper ist geeignet oder ausgelegt, die Wärme vom ersten elektrischen oder elektronischen Bauteil zumindest teilweise der ihn durchströmenden Flüssigkeit zuzuführen. Der Wärmetauscher ist geeignet und / oder ausgelegt Wärme aus der Luftströmung zu entziehen und der ihn durchströmenden Flüssigkeit zuzuführen. Die Bauteile, die Kühlflüssigkeit führende Anordnung und der Wärmetauscher sind im Innern des Schaltschranks angeordnet. Die Kühlflüssigkeit führende Anordnung weist zumindest ein Ventil, vorzugsweise im Innern des Schaltschranks, auf mit dem die Kühlflüssigkeit führende Anordnung geeignet ist die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper zu vermindern bzw. zu drosseln, insbesondere zu unterbinden und gleichzeitig die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Wärmetauscher fortzuführen.To solve the problem, a control cabinet can also be provided which is suitable and/or designed to accommodate at least one electronic circuit arrangement which is designed to convert electrical power greater than 500 W in terms of current, voltage and/or frequency. The control cabinet has a forced air flow which is designed to cool a first and/or a further heat-generating electrical or electronic component. The control cabinet also has a coolant-carrying arrangement which is suitable for supplying coolant to and removing coolant from a liquid-flowing heat sink and a liquid-flowing heat exchanger. The liquid-flowing heat sink is thermally connected to the first heat-generating electrical or electronic component. The heat sink is suitable or designed to at least partially supply the heat from the first electrical or electronic component to the liquid flowing through it. The heat exchanger is suitable and/or designed to extract heat from the air flow and supply it to the liquid flowing through it. The components, the coolant-carrying arrangement and the heat exchanger are arranged inside the control cabinet. The coolant-carrying arrangement has at least one valve, preferably inside the control cabinet, with which the coolant-carrying arrangement is suitable for reducing or throttling the supply of coolant to the heat sink, in particular for preventing it and at the same time continuing the supply of coolant to the heat exchanger.

Das Ventil kann geöffnet sein, dann kann die Kühlflüssigkeit sowohl durch den Kühlkörper fließen als auch durch den Wärmetauscher. Das ist der Betriebszustand im Normalbetrieb, also wenn die elektronische Schaltungsanordnung bestimmungsgemäß Leistung wandelt. Dann erzeugen die elektrischen oder elektronischen Bauteile Wärme, die durch die Luftströmung und durch die Kühlflüssigkeit abgeführt wird. Das Ventil kann in einem zweiten Betriebszustand geschlossen sein und die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper unterbinden. Das kann der Betriebszustand unmittelbar nach dem Einschalten der elektronischen Schaltungsanordnung sein. Der Schaltschrank kann zu Wartungszwecken geöffnet worden sein und anschließend wieder geschlossen worden sein. Die Luftfeuchtigkeit im Innern des Schaltschranks ist hoch. Eine Betauung der Bauteile soll vermieden werden. Besonders gefährdet sind die mittels des Kühlkörpers gekühlten Bauteile. In einem Schaltschrank kann eine Vielzahl solcher Kühlkörper installiert sein. Sie zeichnen sich durch eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Das bedeutet auch, dass die die Kühlkörper durchströmende Kühlflüssigkeit diese sehr schnell auf die Temperatur der Kühlflüssigkeit abkühlt, wenn die Bauteile keine Wärme erzeugen. Dann besteht ein hohes Risiko für eine Betauung bei einer hohen Luftfeuchtigkeit der vorbeiströmenden feuchten Luft. Dies kann vermieden werden, wenn die Kühlkörper nicht mit der Kühlflüssigkeit durchströmt werden, sondern nur der Wärmetauscher bzw. die Kühlkörper mit deutlich weniger Kühlflüssigkeit durchströmt werden als der Wärmetauscher. Der forcierten Luftströmung wird Wärme im Wärmetauscher entzogen, da der Wärmetauscher mit der zugeführten Kühlflüssigkeit fortführend gekühlt wird. Dadurch wird der Wärmetauscher der kälteste Ort im Innern des Schaltschranks und an ihm wird die forcierte Luftströmung vorbei geführt. Der forcierten Luftströmung wird dabei nicht nur Wärme entzogen, sondern auch Luftfeuchtigkeit, die am Wärmetauscher als Betauung oder Kondensat abfällt. Die Betauung am Wärmetauscher ist unkritisch, weil der Wärmetauscher feuchtigkeitsresistent ausgelegt werden kann.The valve can be open, then the coolant can flow both through the heat sink and through the heat exchanger. This is the operating state in normal operation, i.e. when the electronic circuit arrangement is converting power as intended. The electrical or electronic components then generate heat, which is dissipated by the air flow and the coolant. The valve can be closed in a second operating state and prevent the supply of coolant to the heat sink. This can be the operating state immediately after the electronic circuit arrangement is switched on. The control cabinet may have been opened for maintenance purposes and then closed again. The humidity inside the control cabinet is high. Condensation on the components should be avoided. The components cooled by the heat sink are particularly at risk. A large number of such heat sinks can be installed in a control cabinet. They are characterized by very high thermal conductivity. This also means that the coolant flowing through the heat sinks cools them very quickly to the temperature of the coolant when the components are not generating heat. Then there is a high risk of condensation if the humidity of the moist air flowing past is high. This can be avoided if the cooling liquid is not flowing through the cooling elements, but only the heat exchanger or the cooling elements are flowed through with significantly less cooling liquid than the heat exchanger. The forced air flow in the heat exchanger removes heat from the heat exchanger, as the heat exchanger continues to heat with the cooling liquid supplied. This means that the heat exchanger is the coldest place inside the control cabinet and the forced air flow is guided past it. Not only is heat removed from the forced air flow, but also air humidity, which falls on the heat exchanger as condensate or dew. The dew on the heat exchanger is not critical because the heat exchanger can be designed to be moisture-resistant.

Es ist möglich das Ventil so einzustellen oder anzusteuern, dass die Durchflussmenge durch den Kühlkörper gedrosselt wird und gegenüber der Durchflussmenge durch den Wärmetauscher vermindert bzw. deutlich vermindert ist.It is possible to adjust or control the valve in such a way that the flow rate through the heat sink is throttled and reduced or significantly reduced compared to the flow rate through the heat exchanger.

Auf diese Weise kann der ohnehin im Schaltschrank vorhandene Wärmetauscher sowohl zur Kühlung elektrischer oder elektronischer Bauteile als auch zur Entfeuchtung der Luft im Schaltschrank verwendet werden. Es werden keine zusätzlichen elektrischen oder elektronischen Bauteile zur Erwärmung oder Abkühlung von Kühlflüssigkeit und/oder Luftströmung benötigt.In this way, the heat exchanger already present in the control cabinet can be used both to cool electrical or electronic components and to dehumidify the air in the control cabinet. No additional electrical or electronic components are required to heat or cool the coolant and/or air flow.

Zusätzlich kann der Schaltschrank entfeuchtet werden, auch wenn anschließend an den elektrischen oder elektronischen Bauteilen und Komponenten keine Spannungen angeschlossen werden sollen. Damit können andere feuchtigkeitsempfindliche Bauteile vor Zerstörung geschützt werden.In addition, the control cabinet can be dehumidified, even if no voltage is to be connected to the electrical or electronic parts and components afterwards. This can protect other moisture-sensitive components from being destroyed.

Der Wärmetauscher ist ausgelegt große Mengen an Luft zu kühlen und kann daher auch sehr schnell die Luftfeuchtigkeit auf ein Maß herabsetzen, in dem das Risiko der Betauung elektrischer oder elektronischer Bauteile und Komponenten beim Anschluss hoher Spannungen an diese Bauteile und Komponenten gering ist.The heat exchanger is designed to cool large quantities of air and can therefore very quickly reduce the humidity to a level where the risk of condensation on electrical or electronic parts and components when high voltages are connected to these parts and components is low.

Der Schaltschrank kann zusätzlich eine Tauwasser (Kondenswasser) auffangende Anordnung aufweisen, die geeignet oder ausgelegt ist Tauwasser (Kondenswasser) vom Wärmetauscher aufzunehmen. Das Tauwasser, das durch Betauung am Wärmetauscher abfällt, kann so aufgefangen werden. Insbesondere kann die Tauwasser auffangende Anordnung so ausgelegt und angeordnet sein, dass kein Tauwasser auf elektrische oder elektronische Bauteile oder feuchtigkeitsempfindliche Komponenten tropfen oder fließen kann.The control cabinet can additionally have a condensate collecting arrangement that is suitable or designed to collect condensate from the heat exchanger. The condensate that falls off the heat exchanger due to condensation can be collected in this way. In particular, the condensate collecting arrangement can be designed and arranged in such a way that no condensate can drip or flow onto electrical or electronic components or moisture-sensitive components.

Die Tauwasser (Kondenswasser) auffangende Anordnung kann geeignet oder ausgelegt sein, das Tauwasser (Kondenswasser) außerhalb des Schaltschranks zu führen.The condensate collecting arrangement may be suitable or designed to direct the condensate outside the control cabinet.

Der Schaltschrank kann einen Kühlmittelzuführungs- und einen Kühlmittelabführungsanschluss aufweisen. Damit kann er in einen bestehenden Kühlmittelkreislauf einer Industrieanlage integriert werden. Es ist so auch möglich mehrere Schaltschränke in einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf zu integrieren.The control cabinet can have a coolant supply connection and a coolant discharge connection. This means that it can be integrated into an existing coolant circuit of an industrial plant. It is also possible to integrate several control cabinets into a common coolant circuit.

Der Schaltschrank kann genau einen Kühlmittelzuführungsanschluss aufweisen. Der Schaltschrank kann alternativ oder zusätzlich genau einen Kühlmittelabführungsanschluss aufweisen. Dann ist die Verteilung des Kühlmittels zum Wärmetauscher und zu dem Kühlkörper unabhängig vom Druckunterschied an mehreren Kühlmittelzuführungsanschlüssen und/oder Kühlmittelabführungsanschlüssen und allein einem Verteilersystem und eventuell einer Steuerung innerhalb des Schaltschranks vorbehalten. Damit können eine Kühlung der Bauteile und eine Entfeuchtung innerhalb des Schaltschranks mit verbesserter Effizienz und Geschwindigkeit und gemäß den Einstellungen der Steuerung innerhalb des Schaltschranks erfolgen.The control cabinet can have exactly one coolant supply connection. Alternatively or additionally, the control cabinet can have exactly one coolant discharge connection. In this case, the distribution of the coolant to the heat exchanger and to the heat sink is independent of the pressure difference at several coolant supply connections and/or coolant discharge connections and is reserved solely for a distribution system and possibly a control system within the control cabinet. This allows cooling of the components and dehumidification within the control cabinet to take place with improved efficiency and speed and in accordance with the settings of the control system within the control cabinet.

Die Kühlflüssigkeit führende Anordnung kann zumindest eine Flüssigkeitsverteileranordnung im Innern des Schaltschranks aufweisen. Es können mehrere Kühlkörper vorgesehen sein. Es können mehrere Wärmetauscher vorgesehen sein. Der Durchfluss durch alle Kühlkörper und durch den oder die Wärmetauscher kann individuell geregelt werden. Das erhöht ebenfalls die Effizienz der Kühlung und der Entfeuchtung.The arrangement for conducting coolant can have at least one liquid distribution arrangement inside the control cabinet. Several heat sinks can be provided. Several heat exchangers can be provided. The flow through all heat sinks and through the heat exchanger(s) can be individually regulated. This also increases the efficiency of the cooling and dehumidification.

Der Schaltschrank kann einen Lüfter zur Aufrechterhaltung der Luftströmung aufweisen. Dann kann im Schaltschrank die Dauer und / oder die Geschwindigkeit der Luftströmung eingestellt werden. Der Lüfter kann insbesondere im Innern des Schaltschranks angeordnet sein. Die Luftströmung kann insbesondere eine ausschließlich im Schaltschrank ausbildende Luftzirkulation sein. Die entfeuchtete Luft hält dann ihre niedrige Luftfeuchtigkeit aufrecht. Außerdem wird das Innere des Schaltschranks vor Schmutz aus der Umgebung geschützt.The control cabinet can have a fan to maintain the air flow. The duration and/or speed of the air flow can then be adjusted in the control cabinet. The fan can in particular be arranged inside the control cabinet. The air flow can in particular be an air circulation that occurs exclusively in the control cabinet. The dehumidified air then maintains its low humidity. In addition, the interior of the control cabinet is protected from dirt from the environment.

Das Ventil kann durch eine Steuereinheit einstellbar sein. Das Ventil kann insbesondere einen elektrischen Antrieb zum Öffnen und Schließen aufwiesen. Dann kann das Ventil ohne manuellen Eingriff automatisch geöffnet oder geschlossen und evtl. die Durchflussmenge gesteuert werden.The valve can be adjustable by a control unit. In particular, the valve can have an electric drive for opening and closing. The valve can then be opened or closed automatically without manual intervention and the flow rate can possibly be controlled.

Es kann ein Luftfeuchtesensor vorgesehen sein. Insbesondere kann die Steuereinheit mit einem Luftfeuchtesensor verbunden sein. Abhängig von der Luftfeuchtigkeit kann das Ventil geöffnet oder geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Durchflussmenge gesteuert werden.A humidity sensor can be provided. In particular, the control unit can be connected to a humidity sensor. Depending on the humidity, the valve can be opened or closed. Alternatively or additionally, the flow rate can be controlled.

Es kann ein Sensor zur Messung der Temperatur der Luftströmung vorgesehen sein. Dieser Sensor kann insbesondere mit der Steuereinheit verbunden sein.A sensor can be provided to measure the temperature of the air flow. This sensor sensor can in particular be connected to the control unit.

Es kann ein Sensor zur Messung der Temperatur zumindest eines elektrischen oder elektronischen Bauteils vorgesehen sein. Dieser Sensor kann insbesondere mit der Steuereinheit verbunden sein.A sensor can be provided for measuring the temperature of at least one electrical or electronic component. This sensor can in particular be connected to the control unit.

Abhängig von der Temperaturmessung, insbesondere abhängig vom Temperaturunterschied zwischen der Luftströmung und einem elektronischen Bauteil, kann das Ventil geöffnet oder geschlossen und/oder die Durchflussmenge gesteuert werden.Depending on the temperature measurement, in particular depending on the temperature difference between the air flow and an electronic component, the valve can be opened or closed and/or the flow rate can be controlled.

Insbesondere wenn ein Bauteil kälter ist als der Luftstrom kann das Ventil so angesteuert werden, dass die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper unterbunden oder zumindest stark vermindert oder gedrosselt und gleichzeitig die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Wärmetauscher fortgeführt wird.In particular, if a component is colder than the air flow, the valve can be controlled in such a way that the supply of coolant to the heat sink is prevented or at least greatly reduced or throttled and at the same time the supply of coolant to the heat exchanger is continued.

Temperaturmessung und Luftfeuchtemessung können alternativ oder auch kombiniert und zur Steuerung des Ventils herangezogen werden.Temperature measurement and humidity measurement can be used alternatively or in combination and to control the valve.

Die Kühlflüssigkeit führende Anordnung kann einen Durchflussmesser aufweisen. Insbesondere kann dieser mit der Steuereinheit verbunden sein. So kann die Durchflussmenge bestimmt und das Ventil zur effektiven Kühlung und Entfeuchtung gesteuert werden.The arrangement carrying the coolant can have a flow meter. In particular, this can be connected to the control unit. This allows the flow rate to be determined and the valve to be controlled for effective cooling and dehumidification.

Die Kühlflüssigkeit führende Anordnung kann ein weiteres Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil aufweisen. Dadurch kann der Kühlflüssigkeitsstrom durch die Kühlflüssigkeit führende Anordnung ganz unterbunden werden oder auch gesteuert werden. Ein Rückschlagventil kann verhindern, dass Kühlflüssigkeit auf einem unerwünschten Weg durch einen Kühlkörper fließt, wenn die Steuerung das steuerbare Ventil so einstellt, dass die Zuführung der Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper vermindert oder unterbunden werden soll.The arrangement for conducting coolant can have a further valve, in particular a check valve. This allows the flow of coolant through the arrangement for conducting coolant to be completely prevented or controlled. A check valve can prevent coolant from flowing through a heat sink in an undesirable way if the control system sets the controllable valve in such a way that the supply of coolant to the heat sink is to be reduced or prevented.

Zwischen dem Kühlmittelzuführungs- und dem Kühlmittelabführungsanschluss kann ein Druckunterschied von mindestens 0,5 bar anliegen. Insbesondere braucht innerhalb des Schaltschranks keine Pumpe zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit vorgesehen werden. Damit kann er in einen bestehenden Kühlmittelkreislauf einer Industrieanlage integriert werden. Oder mehrere Schaltschränke können in einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf integriert werden.There can be a pressure difference of at least 0.5 bar between the coolant supply and coolant discharge connections. In particular, no pump needs to be provided within the control cabinet to circulate the coolant. This means that it can be integrated into an existing coolant circuit in an industrial plant. Or several control cabinets can be integrated into a common coolant circuit.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Schaltungsanordnung in einem Schaltschrank, die elektrische Leistung größer 500 W in Bezug auf Stromstärke, Spannung und/ oder Frequenz umwandeln kann. Im Innern eines Schaltschranks wird ein Wärme erzeugendes, elektrisches Bauteil von einer forcierten Luftströmung gekühlt. Eine Kühlflüssigkeit wird von einer Kühlflüssigkeit führenden Anordnung durch einen Wärmetauscher im Innern eines Schaltschranks geführt. Dabei wird Wärme aus der Luftströmung entzogen und der Kühlflüssigkeit zugeführt. In einem ersten Betriebszustand wird die Kühlflüssigkeit mehrheitlich, insbesondere vollständig durch den Wärmetauscher geführt. In einem zweiten Betriebszustand wird die Kühlflüssigkeit auch durch einen Kühlkörper geführt, der das Wärme erzeugende elektrische Bauteil kühlt.The object is also achieved by a method for operating an electronic circuit arrangement in a control cabinet which can convert electrical power greater than 500 W in terms of current, voltage and/or frequency. Inside a control cabinet, a heat-generating electrical component is cooled by a forced air flow. A cooling liquid is guided from a cooling liquid-carrying arrangement through a heat exchanger inside a control cabinet. Heat is extracted from the air flow and supplied to the cooling liquid. In a first operating state, the cooling liquid is guided mostly, in particular completely, through the heat exchanger. In a second operating state, the cooling liquid is also guided through a heat sink which cools the heat-generating electrical component.

Dabei kann die Steuereinheit in einem ersten Verfahrensschritt ein Einschaltsignal erhalten, um ein elektrisches Bauteil, an dem vor Erhalt des Einschaltsignals keine Spannung anliegt, mit Spannung zu versorgen, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt zunächst die Luftfeuchtigkeit und/oder Temperatur im Schaltschrank gemessen wird und in einem dritten nachfolgenden Verfahrensschritt überprüft wird, ob die Luftfeuchtigkeit über einem vorgegebenen Wert, insbesondere über dem Taupunkt liegt, oder ob die Temperatur unter einem vorgegebenen oder gemessenen Wert liegt, und, falls sich eine der Prüfungen als richtig erweist, von der Steuereinheit in einem vierten Verfahrensschritt zumindest ein Ventil im Innern des Schaltschranks derart betätigt wird, dass die Kühlflüssigkeit führende Anordnung die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper vermindert oder auf einem verminderten Wert hält und gleichzeitig die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Wärmetauscher fortführt, und danach das Verfahren beim zweiten Verfahrensschritt fortgeführt wird und während des ersten, zweiten, dritten und vierten Verfahrensschritts keine Spannung an das elektrische Bauteil angelegt wird.In this case, the control unit can receive a switch-on signal in a first method step in order to supply voltage to an electrical component to which no voltage is applied before receiving the switch-on signal, wherein in a second method step the air humidity and/or temperature in the control cabinet is first measured and in a third subsequent method step it is checked whether the air humidity is above a predetermined value, in particular above the dew point, or whether the temperature is below a predetermined or measured value, and, if one of the tests proves to be correct, in a fourth method step the control unit operates at least one valve inside the control cabinet in such a way that the arrangement carrying the coolant reduces the supply of coolant to the heat sink or keeps it at a reduced value and at the same time continues the supply of coolant to the heat exchanger, and then the method is continued in the second method step and no voltage is applied to the electrical component during the first, second, third and fourth method steps.

Das Verfahren nach kann dadurch weitergebildet werden, dass im Falle, dass sich keine der im dritten Verfahrensschritt durchgeführten Prüfungen als richtig erweisen, oder, wenn nur eines von beiden geprüft wird, dass diese Prüfung sich als nicht richtig erweist, von der Steuerung ein zweiter Betriebszustand eingestellt wird, in dem in einem fünften Verfahrensschritt das Ventil derart betätigt wird, dass die Kühlflüssigkeit führende Anordnung die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper vermehrt wird.The method according to can be further developed in that, in the event that none of the tests carried out in the third method step prove to be correct, or, if only one of the two is tested, that this test proves to be incorrect, the control system sets a second operating state in which, in a fifth method step, the valve is actuated in such a way that the coolant-carrying arrangement increases the supply of coolant to the heat sink.

Das Verfahren nach kann dadurch weitergebildet werden, dass in einem sechsten Verfahrensschritt, der dem fünften Verfahrensschritt nachfolgt oder gleichzeitig zum fünften Verfahrensschritt erfolgt, Spannung an das elektrische Bauteil angelegt wird.The method according to can be further developed by applying voltage to the electrical component in a sixth method step which follows the fifth method step or takes place simultaneously with the fifth method step.

Das Verfahren kann dadurch dadurch weitergebildet werden, dass in dem sechsten Verfahrensschritt, der dem fünften Verfahrensschritt nachfolgt oder gleichzeitig zum fünften Verfahrensschritt erfolgt, die elektronische Schaltungsanordnung zum Wandeln von Leistung mit Strom und Spannung versorgt wird.The method can be further developed in that in the sixth method step, which follows the fifth method step or takes place simultaneously with the fifth method step, the electronic circuit arrangement for converting power is supplied with current and voltage.

Der Wärmetauscher kann im ersten Betriebszustand der Luftströmung Feuchtigkeit entziehen.In the first operating state, the heat exchanger can remove moisture from the air flow.

Die Feuchtigkeit kann vom Innern zum Äußeren des Gehäuses transportiert werden.The moisture can be transported from the inside to the outside of the housing.

Die Luftfeuchtigkeit der Luftströmung kann gemessen werden.The humidity of the air flow can be measured.

Die Temperatur der Luftströmung und/oder der elektrische oder elektronischen Bauteile kann gemessen werden.The temperature of the air flow and/or the electrical or electronic components can be measured.

Ein Ventil kann insbesondere durch eine Steuereinheit eingestellt werden.A valve can be adjusted in particular by a control unit.

Mittels weiterer Ventile kann die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper unterbunden werden.Additional valves can be used to prevent the supply of coolant to the heat sink.

Das Verfahren kann vorsehen, dass im Fall, dass eine Steuereinheit ein Einschaltsignal erhält, um die elektronische Schaltungsanordnung zum Wandeln von Leistung einzuschalten, zuerst die Luftfeuchtigkeit und/oder die Temperatur gemessen wird und bei einer Luftfeuchtigkeit über einem vorgegebenen Wert oder bei einer Temperatur unter einem vorgegebenen oder gemessenen Wert von der Steuerung zuerst der erste Betriebszustand eingestellt wird.The method can provide that in the event that a control unit receives a switch-on signal to switch on the electronic circuit arrangement for converting power, the air humidity and/or the temperature is measured first and, if the air humidity is above a predetermined value or if the temperature is below a predetermined or measured value, the first operating state is set by the controller first.

Der Vergleich der Temperatur gegen eine gemessene Temperatur ist vorteilhaft, wenn ein Temperaturunterschied zwischen mehreren Orten im Schaltschrank mit mehreren Sensoren gemessen wird. Die Messung der Luftfeuchtigkeit und Temperatur kann genutzt werden um das Risiko einer Betauung von Bauteilen weiter zu minimieren.Comparing the temperature with a measured temperature is advantageous when a temperature difference between several locations in the control cabinet is measured with several sensors. The measurement of humidity and temperature can be used to further minimize the risk of condensation on components.

Während des ersten Betriebszustands kann die Luftfeuchtigkeit und/oder die Temperatur gemessen werden und bei einer Luftfeuchtigkeit unter einem vorgegebenen Wert oder bei einer Temperatur über einem vorgegebenen oder gemessenen Wert kann von einer Steuerung der zweite Betriebszustand eingestellt werden.During the first operating state, the humidity and/or the temperature can be measured and if the humidity is below a predetermined value or the temperature is above a predetermined or measured value, the second operating state can be set by a controller.

FigurenbeschreibungCharacter description

1 Principle of a control cabinet according to the invention;
2 Principle of a control cabinet according to the invention with several valves;
3 Flowchart with method steps of a method according to the invention;

In 1 ist ein Schaltschrank 2 gezeigt, mit einer elektronischen Schaltungsanordnung 27, die ausgelegt ist elektrische Leistung größer 500 W in Bezug auf Stromstärke, Spannung und / oder Frequenz umzuwandeln. Mittels eines Dreifach-Pfeiles ist eine forcierte Luftströmung 17 angedeutet, die ein erstes Wärme erzeugendes elektrisches oder elektronisches Bauteil 3 und ein weiteres Wärme erzeugendes elektrisches oder elektronisches Bauteil 3a kühlt. In vielen Schaltschränken 2 mit einer oder mehreren elektronischen Schaltungsanordnungen 27 wird eine Vielzahl Wärme erzeugender Bauteile 3, 3a angeordnet sein. Der Übersicht halber ist in 1 nur jeweils ein solches Bauteil gezeigt. Das erste Wärme erzeugende Bauteil 3 ist thermisch an einen Kühlkörper 14 gekoppelt, der von einer Kühlflüssigkeit durchflossen wird. Es handelt sich um ein Bauteil, bei dem die Kühlung durch den Luftstrom 17 alleine nicht ausreichend wäre und es deswegen eine zusätzliche Kühlung über den Kühlkörper 14 erhält. Das Bauteil 3 kann beispielsweise ein Transistor sein. Das Bauteil 3a ist an keinen Kühlkörper gekoppelt, der von einer Kühlflüssigkeit durchflossen wird. Es handelt sich um ein Bauteil, bei dem die Kühlung durch den Luftstrom 17 alleine ausreichend ist. Das Bauteil 3a kann beispielsweise ein Transformator oder ein elektronisches Bauteil mit einem luftgekühlten Kühlkörper sein.In 1 a control cabinet 2 is shown with an electronic circuit arrangement 27 which is designed to convert electrical power greater than 500 W in terms of current, voltage and/or frequency. A triple arrow indicates a forced air flow 17 which cools a first heat-generating electrical or electronic component 3 and a further heat-generating electrical or electronic component 3a. In many control cabinets 2 with one or more electronic circuit arrangements 27, a large number of heat-generating components 3, 3a are arranged. For the sake of clarity, 1 only one such component is shown. The first heat-generating component 3 is thermally coupled to a heat sink 14 through which a cooling liquid flows. This is a component for which cooling by the air flow 17 alone would not be sufficient and therefore it receives additional cooling via the heat sink 14. The component 3 can be a transistor, for example. The component 3a is not coupled to a heat sink through which a cooling liquid flows. This is a component for which cooling by the air flow 17 alone is sufficient. The component 3a can be a transformer or an electronic component with an air-cooled heat sink, for example.

Im Schaltschrank ist eine Kühlflüssigkeit führende Anordnung vorgesehen, die Leitungen, Flüssigkeitsverteileranordnungen 10a, 10b und ein Ventil 8 aufweist. Die Kühlflüssigkeit führende Anordnung führt dem flüssigkeitsdurchströmten Kühlkörper 14 und einem flüssigkeitsdurchströmten Wärmetauscher 1 Kühlflüssigkeit zu und von ihnen ab. Die Flussrichtung der Kühlflüssigkeit ist durch die Pfeile 22 gezeigt. An den Flüssigkeitsverteileranordnungen 10a, 10b sind üblicherweise mehrere Kühlkörper angeschlossen. Der Übersicht halber ist in 1 nur ein solcher Kühlkörper 14 gezeigt.A coolant-carrying arrangement is provided in the control cabinet, which has lines, liquid distribution arrangements 10a, 10b and a valve 8. The coolant-carrying arrangement supplies coolant to and from the liquid-flowing heat sink 14 and a liquid-flowing heat exchanger 1. The flow direction of the coolant is shown by the arrows 22. Several heat sinks are usually connected to the liquid distribution arrangements 10a, 10b. For the sake of clarity, 1 only one such heat sink 14 is shown.

Das Ventil 8 ist so angeordnet, dass es, wenn es geschlossen wird, die Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu den Flüssigkeitsverteileranordnungen 10a, 10b und damit zu dem Kühlkörper 14 vermindert oder unterbindet. Die Kühlflüssigkeit kann weiter durch den Wärmetauscher 1 fließen und die Luftströmung 17 abkühlen und zugleich entfeuchten. Tauwasser (Kondenswasser), das sich im Wärmetauscher 1 bildet, wird durch die Tauwasser auffangende Anordnung 12 (Kondensatablauf) aufgefangen und außerhalb des Schaltschranks 2 geführt.The valve 8 is arranged such that when it is closed, it reduces or prevents the supply of cooling liquid to the liquid distribution arrangements 10a, 10b and thus to the heat sink 14. The cooling liquid can continue to flow through the heat exchanger 1 and cool the air flow 17 and at the same time dehumidify it. Dew water (condensate water) that forms in the heat exchanger 1 is collected by the dew water collecting arrangement 12 (condensate drain) and guided outside the control cabinet 2.

Das Ventil 8 ist durch eine Steuereinheit 20 einstellbar. Das Ventil kann insbesondere einen elektrischen Antrieb 8a zum Öffnen und Schließen aufweisen. So kann das Ventil ohne manuellen Eingriff automatisch geöffnet oder geschlossen und/oder die Durchflussmenge gesteuert werden. Ein Luftfeuchtesensor 24 misst die Luftfeuchtigkeit im Schaltschrank 2. Der Luftfeuchtesensor 24 kann insbesondere im Luftstrom 17 angeordnet sein. Abhängig von der Luftfeuchtigkeit wird das Ventil 8 geöffnet oder geschlossen und/oder die Durchflussmenge gesteuert. Ein Sensor 21d zur Messung der Temperatur der Luftströmung 17 ist im Schaltschrank 2 angeordnet. Ein weiterer Sensor 21a zur Messung der Temperatur des ersten Bauteils 3 ist vorgesehen. Ein weiterer Sensor 21b zur Messung der Temperatur des Kühlkörpers 14 ist vorgesehen. Ein weiterer Sensor 21c zur Messung der Temperatur des weiteren Bauteils 3a ist vorgesehen. Alle Sensoren sind mit der Steuereinheit 20 verbunden. Abhängig von der Temperaturmessung, insbesondere abhängig vom Temperaturunterschied zwischen der Luftströmung 17 und einem Bauteil 3, 3a oder einem Kühlkörper 14 kann das Ventil geöffnet oder geschlossen und evtl. die Durchflussmenge gesteuert werden.
Insbesondere wenn Bauteile oder Kühlkörper kälter sind als der Luftstrom kann das Ventil so angesteuert werden, dass die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper unterbunden oder zumindest stark vermindert bzw. gedrosselt und gleichzeitig die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Wärmetauscher fortgeführt wird. Die Kühlflüssigkeit führende Anordnung weist mehrere Durchflussmesser 23a, 23b, 23c auf. Diese sind mit der Steuereinheit 20 verbunden. So kann die Durchflussmenge bestimmt werden und das Ventil 8 zur noch effektiveren Kühlung und Entfeuchtung gesteuert werden.The valve 8 can be adjusted by a control unit 20. The valve can in particular have an electric drive 8a for opening and closing. In this way, the valve can be opened or closed automatically and/or the flow rate controlled without manual intervention. A humidity sensor 24 measures the humidity in the control cabinet 2. The humidity sensor 24 can in particular be arranged in the air flow 17. Depending on the humidity, the valve 8 is opened or closed and/or the flow rate is controlled. A sensor 21d for measuring the temperature of the air flow 17 is arranged in the control cabinet 2. A further sensor 21a for measuring the temperature of the first component 3 is provided. A further sensor 21b for measuring the temperature of the heat sink 14 is provided. A further sensor 21c for measuring the temperature of the further component 3a is provided. All sensors are connected to the control unit 20. Depending on the temperature measurement, in particular depending on the temperature difference between the air flow 17 and a component 3, 3a or a heat sink 14, the valve can be opened or closed and possibly the flow rate can be controlled.
In particular, when components or cooling elements are colder than the air flow, the valve can be controlled in such a way that the supply of coolant to the cooling element is prevented or at least greatly reduced or throttled and at the same time the supply of coolant to the heat exchanger is continued. The arrangement carrying the coolant has several flow meters 23a, 23b, 23c. These are connected to the control unit 20. In this way, the flow rate can be determined and the valve 8 can be controlled for even more effective cooling and dehumidification.

Der Schaltschrank 2 weist genau einen Kühlmittelzuführungsanschluss 18 und genau einen Kühlmittelabführungsanschluss 19 auf. Dies sind die Anschlüsse an die Kühlflüssigkeit führende Anordnung im Schaltschrank 2. Zwischen dem Kühlmittelzuführungsanschluss 18 und dem Kühlmittelabführungsanschluss 19 kann ein Druckunterschied von mindestens 0,5 bar, vorzugsweise 1 bar, oder besonders bevorzugt 2 bar anliegen. Innerhalb des Schaltschranks 2 ist keine Pumpe zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit vorgesehen.The control cabinet 2 has exactly one coolant supply connection 18 and exactly one coolant discharge connection 19. These are the connections to the coolant-carrying arrangement in the control cabinet 2. There can be a pressure difference of at least 0.5 bar, preferably 1 bar, or particularly preferably 2 bar, between the coolant supply connection 18 and the coolant discharge connection 19. No pump for circulating the coolant is provided within the control cabinet 2.

Im Schaltschrank 2 sind ein oder mehrere Lüfter 9 zur Aufrechterhaltung der Luftströmung 17 angeordnet. So kann im Schaltschrank die Dauer und Geschwindigkeit der Luftströmung eingestellt werden. Der oder die Lüfter 9 sind im Innern des Schaltschranks angeordnet. Der oder die Lüfter 9 können auch im Wärmetauscher 1 angeordnet sein. Sie setzen einen großen Teil oder die gesamte Luftmenge im Innern des Schaltschranks 2 in Bewegung. Durch die gezielte Luftführung wird die Luftströmung 17 durch den Wärmetauscher 1 geleitet. Hierdurch wird die Luft auf das oder in die Nähe des thermischen Niveaus des Kühlwassereintritts 18 abgekühlt, was zum Auskondensieren der Luftfeuchtigkeit im Wärmetauscher 1 führt. Die ausfallende Luftfeuchtigkeit wird über einen Kondensatablauf 12 außerhalb des Schaltschranks 2 geführt. Die Luftströmung 17 ist eine Luftzirkulation, die sich ausschließlich im Schaltschrank ausbildet. Die entfeuchtete Luft hält so ihre niedrige Luftfeuchtigkeit. Außerdem wird das Innere des Schaltschranks vor Schmutz aus der Umgebung geschützt.One or more fans 9 are arranged in the control cabinet 2 to maintain the air flow 17. In this way, the duration and speed of the air flow can be set in the control cabinet. The fan(s) 9 are arranged inside the control cabinet. The fan(s) 9 can also be arranged in the heat exchanger 1. They set a large part or all of the air volume in motion inside the control cabinet 2. The targeted air flow directs the air flow 17 through the heat exchanger 1. This cools the air to or close to the thermal level of the cooling water inlet 18, which leads to the humidity condensing out in the heat exchanger 1. The resulting humidity is guided outside the control cabinet 2 via a condensate drain 12. The air flow 17 is an air circulation that only occurs in the control cabinet. The dehumidified air thus maintains its low humidity. In addition, the interior of the control cabinet is protected from dirt from the environment.

In 2 ist ein Schaltschrank 2 mit einer veränderten Kühlflüssigkeit führenden Anordnung gezeigt. Auf die Darstellung der Sensoren und Messaufnehmer wurde zum Zwecke der Übersichtlichkeit verzichtet. Der Wärmetauscher 1 ist an die Flüssigkeitsverteileranordnungen 10a, 10b angeschlossen. Damit werden zusätzliche Ventile 28, 29 benötigt. Diese müssen aber von der Steuerung 20 angesteuert werden. Wird das Ventil 8 geschlossen, so kann die Kühlflüssigkeit über ein Ventil 28, das insbesondere ein Bypass-Magnetventil sein kann, umgeleitet werden. Das Rückschlagventil 29 zwischen Wärmetauscher 1 und Flüssigkeitsverteileranordnungen 10a verhindert, dass Kühlflüssigkeit auf einem unerwünschten Weg durch einen Kühlkörper fließt, wenn die Steuerung das steuerbare Ventil 8 verschließt.In 2 a control cabinet 2 is shown with a modified coolant-carrying arrangement. The sensors and measuring transducers have not been shown for the sake of clarity. The heat exchanger 1 is connected to the liquid distribution arrangements 10a, 10b. This requires additional valves 28, 29. However, these must be controlled by the control 20. If the valve 8 is closed, the coolant can be diverted via a valve 28, which can in particular be a bypass solenoid valve. The check valve 29 between the heat exchanger 1 and the liquid distribution arrangements 10a prevents coolant from flowing through a heat sink in an undesirable way when the control closes the controllable valve 8.

In 3 ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, das die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulichen soll. In Verfahrensschritt 31 erhält die Steuereinheit 20 ein Einschaltsignal. Das bedeutet, ihr wird durch den Benutzer oder durch eine übergeordnete Steuerung ein Einschaltbefehl gegeben, um die elektronische Schaltungsanordnung zum Wandeln von Leistung einzuschalten. Das kann aus dem ausgeschalteten Zustand oder aus einem Standby Zustand erfolgen. Beide Zustände zeichnen sich dadurch aus, dass in ihnen keine Spannungen an durch Betauung gefährdeten Komponenten oder Bauteilen anliegen. Anders als bei herkömmlichen elektronischen Schaltungsanordnungen wird nun zunächst keine Spannung auf solche Bauteile oder Komponenten geschaltet, sondern in einem nachfolgenden Verfahrensschritt 32 zunächst die Luftfeuchtigkeit und/oder Temperatur an einem oder verschiedenen Orten im Schaltschrank 2 gemessen. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 33 wird überprüft, ob die Luftfeuchtigkeit über einem vorgegebenen Wert insbesondere über dem Taupunkt liegt oder ob die Temperatur unter einem vorgegebenen oder gemessenen Wert insbesondere ob die Temperatur des Luftstroms unter der Temperatur eines Bauteils 3, 3a oder eines Kühlkörpers 14 liegt. Ist eines der beiden der Fall, so wird von der Steuerung der erste Betriebszustand eingestellt. Das kann zum Beispiel bedeuten, dass das Ventil 8 in einem weiteren Verfahrensschritt 34 geschlossen wird. Gemäß einer Anordnung, wie sie in 2 gezeigt ist, würde das bedeuten, dass das Bypass-Magnetventil 28 nun das kalte Kühlwasser vor dem Ventil 8 abgreift und es durch den Wärmetauscher 1 des Schaltschrankes 2 leitet. Hierdurch wird der Wärmetauscher 1 zum kältesten Ort im Schaltschrank 2. Danach werden der Verfahrensschritt 32 und der ihm nachfolgende Verfahrensschritt 33 durchgeführt.In 3 a flow chart is shown which is intended to illustrate the method steps of the method according to the invention. In method step 31, the control unit 20 receives a switch-on signal. This means that it is given a switch-on command by the user or by a higher-level control system in order to switch on the electronic circuit arrangement for converting power. This can be done from the switched-off state or from a standby state. Both states are characterized by the fact that in them no voltages are applied to components or parts that are at risk from condensation. Unlike with conventional electronic circuit arrangements, no voltage is initially switched to such parts or components, but in a subsequent method step 32 the air humidity and/or temperature is first measured at one or various locations in the control cabinet 2. In a subsequent method step 33, it is checked whether the air humidity is above a predetermined value, in particular above the dew point, or whether the temperature is below a predetermined or measured value, in particular whether the temperature of the air flow is below the temperature of a component 3, 3a or a heat sink 14. If one of the two is the case, the control system sets the first operating state. This can mean, for example, that the valve 8 is closed in a further process step 34. According to an arrangement as shown in 2 As shown, this would mean that the bypass solenoid valve 28 now taps the cold cooling water in front of the valve 8 and directs it through the heat exchanger 1 of the control cabinet 2. This makes the heat exchanger 1 the coldest place in the control cabinet 2. Then the process step 32 and the subsequent process step 33 are carried out.

Ergibt die Prüfung in Verfahrensschritt 33, dass beides nicht der Fall ist, oder, wenn nur eines von beiden geprüft wird, dass diese Prüfung nicht der Fall ist, so wird von der Steuerung 20 der zweite Betriebszustand eingestellt. Das kann zum Beispiel bedeuten, dass das Ventil 8 in einem weiteren Verfahrensschritt 35 geöffnet wird. In einem weiteren Verfahrensschritt 36 wird dann die elektronische Schaltungsanordnung zum Wandeln von Leistung mit Strom und Spannung versorgt.If the test in method step 33 shows that neither is the case, or, if only one of the two is tested, that this test is not the case, the second operating state is set by the controller 20. This can mean, for example, that the valve 8 is opened in a further method step 35. In a further method step 36, the electronic circuit arrangement for converting power is then supplied with current and voltage.

Nach Verfahrensschritt 36 kann optional weiter die Luftfeuchtigkeit und /oder Temperatur z.B. der Luftströmung 17 gemessen werden, um gegebenenfalls auch während dem Betrieb die Luftfeuchtigkeit herabsetzen zu können. Das ist mit dem gestrichelten Pfeil von Verfahrensschritt 36 zu Verfahrensschritt 32 angedeutet.After process step 36, the humidity and/or temperature, e.g. of the air flow 17, can optionally be measured in order to be able to reduce the humidity during operation if necessary. This is indicated by the dashed arrow from process step 36 to process step 32.

Es ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Schaltungsanordnung 27 in einem Schaltschrank 2 beschrieben, bei dem im Innern eines Schaltschranks 2 ein Wärme erzeugendes elektrisches Bauteil 3 von einer forcierten Luftströmung 17 gekühlt wird, wobei eine Kühlflüssigkeit von einer Kühlflüssigkeit führenden Anordnung durch einen Wärmetauscher 1 geführt wird und dabei Wärme aus der Luftströmung 17 entzogen und der Kühlflüssigkeit zugeführt wird. Wenn die Steuereinheit 20 ein Einschaltsignal erhält, um das elektrische Bauteil, an dem vor Erhalt des Einschaltsignals keine Spannung anliegt, mit Spannung zu versorgen, wird zunächst keine Spannung an das elektrische Bauteil 3 angelegt sondern zunächst die Luftfeuchtigkeit und/oder Temperatur gemessen und überprüft, ob die Luftfeuchtigkeit über dem Taupunkt liegt. Falls ja, wird von der Steuereinheit 20 zumindest ein Ventil 8 im Innern des Schaltschranks 2 derart betätigt, dass die Kühlflüssigkeit führende Anordnung die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Kühlkörper 14 vermindert und gleichzeitig die Zuführung von Kühlflüssigkeit zum Wärmetauscher 1 fortführt, um so der Luftströmung 17 ausreichend Feuchtigkeit zu entziehen, bevor Spannung an das elektrische Bauteil 3 angelegt wird.A method is described for operating an electronic circuit arrangement 27 in a control cabinet 2, in which a heat-generating electrical component 3 is cooled by a forced air flow 17 inside a control cabinet 2, wherein a cooling liquid is guided by a cooling liquid-carrying arrangement through a heat exchanger 1 and heat is extracted from the air flow 17 and supplied to the cooling liquid. When the control unit 20 receives a switch-on signal in order to supply voltage to the electrical component, which was not receiving any voltage before the switch-on signal was received, no voltage is initially applied to the electrical component 3, but the air humidity and/or temperature is first measured and checked to see whether the air humidity is above the dew point. If so, the control unit 20 actuates at least one valve 8 inside the control cabinet 2 in such a way that the coolant-carrying arrangement reduces the supply of coolant to the heat sink 14 and at the same time continues the supply of coolant to the heat exchanger 1 in order to remove sufficient moisture from the air flow 17 before voltage is applied to the electrical component 3.

Claims

Method for operating an electronic circuit arrangement (27) in a control cabinet (2) which can convert electrical power greater than 500 W in terms of current intensity, voltage and/or frequency, in which a heat-generating electrical component (3) is cooled by a forced air flow (17) inside a control cabinet (2), wherein a cooling liquid is guided by a cooling liquid-carrying arrangement through a heat exchanger (1) inside a control cabinet (2) and heat is extracted from the air flow (17) and supplied to the cooling liquid, wherein in a first operating state the cooling liquid is guided mostly, in particular completely, through the heat exchanger (1) and in a second operating state the cooling liquid is also guided through a cooling body (14) which cools the heat-generating electrical component (3), wherein a control unit (20) receives a switch-on signal in a first method step (31) in order to supply voltage to the electrical component (3) to which no voltage is applied before receiving the switch-on signal, wherein in a second method step (32) first the air humidity and/or temperature in the control cabinet (2) is measured and in a third subsequent method step (33) it is checked whether the air humidity is above a predetermined value, in particular above the dew point, or whether the temperature is below a predetermined or measured value, and, if one of the tests proves to be correct, in a fourth method step (34) the control unit (20) actuates at least one valve (8) inside the control cabinet (2) in such a way that the coolant-carrying arrangement reduces the supply of coolant to the heat sink (14) or keeps it at a reduced value and at the same time continues the supply of coolant to the heat exchanger (1), and then the method is continued in the second method step (32) and no voltage is applied to the electrical component (3) during the first, second, third and fourth method steps (31 - 34).

Procedure according to Claim 1 , wherein in the event that none of the tests carried out in the third method step (33) prove to be correct, or, if only one of the two is tested, that this test proves to be incorrect, the control system sets a second operating state in which, in a fifth method step (35), the valve (8) is actuated such that the coolant-carrying arrangement increases the supply of coolant to the cooling body (14).

Procedure according to Claim 2 , wherein in a sixth method step (36) which follows the fifth Process step (35) follows or occurs simultaneously with the fifth process step (35), voltage is applied to the electrical component (3).

Procedure according to Claim 2 or 3 , wherein in a sixth method step (36), which follows the fifth method step (35) or takes place simultaneously with the fifth method step (35), the electronic circuit arrangement for converting power is supplied with current and voltage.

Method according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the heat exchanger (1) removes moisture from the air flow (17) in the first operating state.

Device for operating an electronic circuit arrangement (27) in a control cabinet (2) which can convert electrical power greater than 500 W in terms of current intensity, voltage and/or frequency, comprising: - a control cabinet (2) - a heat-generating electrical component (3) inside the control cabinet (2), - a forced air flow (17) which is designed to cool the electrical component (3), - a liquid-flowing cooling body (14) arranged on the electrical component (3), - a heat exchanger (1) inside the control cabinet (2) which is designed to extract heat from the air flow (17) and supply it to the cooling liquid, - a cooling liquid-carrying arrangement which is designed to supply cooling liquid to the liquid-flowing cooling body (14) and the heat exchanger (1) and to remove cooling liquid from them, - a valve (8) which is designed to control the flow of cooling liquid through the heat exchanger (1) and the cooling body (14). regulate, - a control unit (20) which is suitable for controlling the valve (8) and supplying the electrical component (3) with voltage and disconnecting it from the voltage supply, - wherein the control unit (20) is further set up to receive a switch-on signal which signals to the control unit (20) that the electrical component (3) should be supplied with voltage, - wherein the control unit (20) is further set up to disconnect the electrical component (3) from the voltage supply or to keep it disconnected when the switch-on signal is received and to first measure the air humidity and/or temperature in the control cabinet (2) and to check whether the air humidity is above a predetermined value, in particular above the dew point, or whether the temperature is below a predetermined or measured value, and, if one of the tests proves to be correct, to control the valve (8) in such a way that the coolant-carrying arrangement reduces the supply of coolant to the heat sink (14) or to keep it at a reduced value and at the same time to continue the supply of coolant to the heat exchanger (1), and to maintain this operating state to be maintained until at least one of the two tests proves to be no longer correct.

Device according to Claim 6 , wherein the control unit (20) is further configured, in the event that none of the tests prove to be correct, or if only one test has been carried out and this test proves to be incorrect, to actuate the valve (8) such that the supply of coolant to the cooling body (14) is increased in the coolant-carrying arrangement.

Device according to Claim 7 , wherein the control unit (20) is further configured to supply the electrical component (3) with voltage.

Device according to Claim 7 or 8th , wherein the control unit (20) is further configured to supply the electronic circuit arrangement (27) for converting power with current and voltage.