DE202012008740U1 - Thermosyphon with two capacitors in parallel - Google Patents
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Abstract
Kühlsystem (1, 1'), umfassend einen Primärkühlstrom (3, 3') zum Kühlen eines Sekundärkühlkreislaufes (18) über einen ersten Wärmetauscher (15, 15'), wobei der Sekundärkühlkreislauf (18) als Thermosiphon-Kühlkreislauf in Form einer geschlossenen Schlaufe ausgebildet ist, wobei der Sekundärkühlkreislauf (18) mindestens einen Verdampfer (6) zur Aufnahme von Abwärme mindestens eines am Verdampfer (6) thermisch verbindbaren Leistungselektronikelements (4) aufweist, und wobei der Sekundärkühlkreislauf (18) einen mit dem Wärmetauscher (15, 15') verbundenenen ersten Kondensator (14) zur Übertragung mindestens eines Teils der aufgenommenen Abwärme an den Primärkühlstrom (3, 3') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkühlkreislauf (18) einen mit einem zweiten Wärmetauscher (17, 17') verbundenenen zweiten Kondensator (16) aufweist, wobei der zweite Wärmetauscher (17, 17') thermisch derart dimensioniert ist, dass er zumindest teilweise redundant zum ersten Wärmetauscher (15, 15') ist, und wobei der erste Wärmetauscher (15, 15') im Betrieb des Kühlsystems (1, 1') derart lösbar mit dem Sekundärkühlkreislauf (18) verbunden ist, dass der erste Wärmetauscher (15, 15') ohne Betriebsunterbruch austauschbar ist.Cooling system (1, 1 '), comprising a primary cooling stream (3, 3') for cooling a secondary cooling circuit (18) via a first heat exchanger (15, 15 '), wherein the secondary cooling circuit (18) as a thermosiphon cooling circuit in the form of a closed loop is formed, wherein the secondary cooling circuit (18) at least one evaporator (6) for receiving waste heat at least one of the evaporator (6) thermally connectable power electronic element (4), and wherein the secondary cooling circuit (18) one with the heat exchanger (15, 15 ' ) connected first capacitor (14) for transmitting at least a portion of the absorbed waste heat to the primary cooling stream (3, 3 '), characterized in that the secondary cooling circuit (18) connected to a second heat exchanger (17, 17') second capacitor ( 16), wherein the second heat exchanger (17, 17 ') is thermally dimensioned such that it is at least partially redundant to the first heat exchanger (15, 15 ') is, and wherein the first heat exchanger (15, 15') during operation of the cooling system (1, 1 ') is detachably connected to the secondary cooling circuit (18) such that the first heat exchanger (15, 15' ) is interchangeable without interruption of service.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wärmeabfuhr von Leistungselektronik aus einem Umrichter, insbesondere mittels eines Thermosiphon-Kühlkreislaufs.The invention relates to the field of heat dissipation of power electronics from a converter, in particular by means of a thermosiphon cooling circuit.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Elektrische und elektronische Elemente der Leistungselektronik sind oft wie Halbleiterelemente, beispielswiese IGBT's, Thyristoren, Dioden, Widerstände, MOSFET's, sowie Kombinationen solcher Bauelemente und dergleichen zu verstehen. Unter dem Begriff Leistungselektronik werden nachfolgend Elemente verstanden, welche im Betrieb typischerweise eine Sperrspannung von mehr als 500 Volt aufweisen. Diese elektrischen und elektronischen Elemente müssen im Betrieb eines Umrichters gekühlt werden, da sie aufgrund der sehr hohen Leistungsdichten ebenfalls sehr hohe Wärmeströme generieren, die es effizient abzuführen gilt. In modernen Umrichtern sind diese Leistungselektronikelemente oft gruppenweise in Leistungsmodulen zusammengefasst. Ein Umrichter kann beispielsweise zum Antreiben einer Industriemühle, einem Fahrzeug, einem Schiff und/oder generell zur Spannungsumwandlung oder Spannungsumwandlung verwendet werden.Electrical and electronic elements of the power electronics are often as semiconductor elements, for example, IGBT's, thyristors, diodes, resistors, MOSFETs, as well as combinations of such devices and the like to understand. The term power electronics hereinafter means elements which typically have a blocking voltage of more than 500 volts during operation. These electrical and electronic elements must be cooled during operation of an inverter, as they also generate very high heat flows due to the very high power densities, which must be dissipated efficiently. In modern converters, these power electronic elements are often grouped together in power modules. For example, an inverter may be used to power an industrial mill, a vehicle, a ship, and / or generally for voltage conversion or voltage conversion.
Wenn die Wärme nicht aus den Halbleiterelementenabgeführt wird, können diese beschädigt werden, was im Extremfall dazu führen kann, dass ein Betreiber des Umrichters Betriebsunterbrüche infolge Reparaturen hinnehmen muss. Solche Betriebsunterbrüche gilt es zu vermeiden, da sie für den Betreiber des Umrichters zu erheblichen wirtschaftlichen Nachteilen führen können.If the heat is not removed from the semiconductor elements, they can be damaged, which in extreme cases may result in an inverter operator having to accept service interruptions due to repairs. Such interruptions in operation must be avoided, since they can lead to considerable economic disadvantages for the converter operator.
Da mit zunehmender Miniaturisierung von Umrichtern die Leistungsdichte pro Bauvolumen des Umrichters steigt, steigt der Bedarf an kompakten, aber dennoch leistungsfähigeren Kühlsystemen zunehmend. Die Wärmeabfuhr der Wärmeströme der Leistungselektronik aus einem Umrichter erfolgt im Betrieb des Umrichters typischerweise entweder über einen mit dem Umrichter verbundenen Kühlwasserstrom oder einem Kühlluftstrom.As inverter power density increases as the inverter increases in size, the demand for compact yet more powerful cooling systems increases. The heat dissipation of the heat flows of the power electronics from a converter is carried out in the operation of the inverter typically either via a connected to the inverter cooling water flow or a cooling air flow.
Ein Kühlwasserstrom ist meistens ein Kühlkreislauf mit sogenanntem Brauchwasser. Der Nachteil solcher Kühlwasserkreisläufe liegt darin, dass das Wasser zum Faulen neigt. Unter dem Begriff „Faulen” wird dabei der Aufbau von Sedimenten und Ablagerungen auf der Oberfläche eines Wärmetauschers verstanden, welche die Wärmeübertragung behindert.A cooling water flow is usually a cooling circuit with so-called service water. The disadvantage of such cooling water circuits is that the water tends to rot. The term "rotten" is understood to mean the structure of sediments and deposits on the surface of a heat exchanger, which hinders heat transfer.
Das Faulen beeinträchtigt ferner den Kühlstrom durch den Wärmetauscher und trägt zur unerwünschten Vergrösserung des Druckabfalls über dem Wärmetauscher bei.The fouling also affects the cooling flow through the heat exchanger and contributes to the undesirable increase in pressure drop across the heat exchanger.
Die Luft von Kühlluftsystemen hingegen ist oft derart verschmutzt, dass sie zum unerwünschten Verstopfen eines Wärmetauschers beiträgt.By contrast, the air from cooling air systems is often so polluted that it contributes to the unwanted clogging of a heat exchanger.
In beiden Fällen von Kühlsystemen führt dies zu einer Verminderung der Leistungsfähigkeit des Kühlsystems, welche letztlich dazu führt, dass der Umrichter zwecks Reinigung zeitweise ausser Betrieb gesetzt werden muss.In both cases of cooling systems, this leads to a reduction in the performance of the cooling system, which ultimately means that the inverter must be temporarily put out of order for cleaning.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein verbessertes Kühlsystem vorzulegen, mit welchem die Betriebsunterbrüche des Umrichters zumindest verringerbar sind.The object of the invention is therefore to provide an improved cooling system with which the operating interruptions of the inverter are at least reduced.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Diese Aufgabe wird durch ein Kühlsystem gemäss Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a cooling system according to claim 1.
Dieses Kühlsystem umfasst einen Primärkühlstrom zum Kühlen eines Sekundärkühlkreislaufes über einen ersten Wärmetauscher. Der Sekundärkühlkreislauf ist als Thermosiphon-Kühlkreislauf in Form einer geschlossenen Schlaufe (loop-type thermosiphon) ausgebildet. Der Sekundärkühlkreislauf weist mindestens einen Verdampfer zur Aufnahme von Abwärme mindestens eines am Verdampfer thermisch verbindbaren Leistungselektronikelements auf. Der Sekundärkühlkreislauf weist weiter einen mit dem Wärmetauscher verbundenenen ers-ten Kondensator zur Übertragung mindestens eines Teils der aufgenommenen Abwärme an den Primärkühlstrom auf. Zudem weist der Sekundärkühlkreislauf einen mit einem zweiten Wärmetauscher verbundenenen zweiten Kondensator auf, wobei der zweite Wärmetauscher thermisch derart dimensioniert ist, dass er zumindest teilweise redundant zum ersten Wärmetauscher ist. Der erste Wärmetauscher ist im Betrieb des Kühlsystems derart lösbar mit dem Sekundärkühlkreislauf verbunden, dass der erste Wärmetauscher ohne Betriebsun-terbruch gegen einen anderen Wärmetauscher vom Typ des ersten Wärmetauschers ist. Der dem Umrichter entnommene Wärmetauscher kann anschliessend ausserhalb des Umrichters bequem untersucht, gereinigt und/oder repariert werden, so dass seine Funktionsfähigkeit wieder hergestellt ist.This cooling system includes a primary cooling flow for cooling a secondary cooling circuit via a first heat exchanger. The secondary cooling circuit is designed as a thermosiphon cooling circuit in the form of a closed loop (loop-type thermosiphon). The secondary cooling circuit has at least one evaporator for receiving waste heat of at least one thermoelectrically connectable to the evaporator power electronic element. The secondary cooling circuit further comprises a first capacitor connected to the heat exchanger for transmitting at least a portion of the absorbed waste heat to the primary cooling flow. In addition, the secondary cooling circuit has a second condenser connected to a second heat exchanger, wherein the second heat exchanger is thermally dimensioned such that it is at least partially redundant to the first heat exchanger. During operation of the cooling system, the first heat exchanger is detachably connected to the secondary cooling circuit in such a way that the first heat exchanger without interruption of operation is against another heat exchanger of the type of the first heat exchanger. The removed from the inverter heat exchanger can then be conveniently examined outside the inverter, cleaned and / or repaired, so that its functionality is restored.
Ein Vorteil der zumindest teilweisen Redundanz des ersten Kondensators durch den zweiten Kondensator ist, dass ein mit dem erfindungsgemässen Kühlsystem ausgerüsteter Umrichter bei einem Austausch des ersten Kondensators bzw. des ersten Wärmetauschers nicht ausser Betrieb gestellt werden muss, sondern zumindest im Teillastbetrieb weiterbetrieben werden kann, so dass ein Betreiber die mit einem vollständigen Betriebsunterbruch eines Umrichters verbundenen Nachteile vermeiden kann. Unter dem Begriff Teillastbetrieb wird dabei ein Betrieb mit verringerter Leistung des Umrichters verstanden.An advantage of the at least partial redundancy of the first capacitor by the second capacitor is that a converter equipped with the cooling system according to the invention does not shut down when the first capacitor or the first heat exchanger is replaced must be, but at least can be operated in partial load operation, so that an operator can avoid the disadvantages associated with a complete stoppage of an inverter. The term partial load operation is understood to mean operation with reduced power of the converter.
Da Thermosyphon-Kühlkreisläufe im Betrieb ein Arbeitsmedium aufweisen, dass sich zumindest teilweise in dampfförmigem Zustand befindet, liegt ein weiterer Vorteil darin, dass die Schlaufe des Sekundärkreislaufes trotz einem Betrieb oder Teilbetrieb der Leistungselektronikelemente nach Aussen hin nicht geöffnet werden muss, so dass kein Unterbruch in der Wärmeabfuhr entsteht und so dass das Arbeitsmedium nicht mit der Umgebungsluft in Kontakt kommt.Since thermosiphon cooling circuits in operation have a working fluid that is at least partially in the vapor state, another advantage is that the loop of the secondary circuit despite an operation or partial operation of the power electronics elements to the outside must not be opened, so that no interruption in the heat dissipation occurs and so that the working fluid does not come into contact with the ambient air.
Ein weiterer Vorteil der Redundanz durch den zweiten Wärmetauscher liegt darin, dass sowohl der erste als auch der zweite Wärmetauscher thermisch derart bemessen werden können, dass sie für den Nominalbetrieb des Umrichters lediglich hinreichend sind. Eine solche Bemessung führt dazu, dass die Wärmetauscher dimensionsmässig jeweils einen entsprechend geringen Bauvolumenbedarf haben und sich daher besonders für kompakte Umrichterlösungen eignen.Another advantage of the redundancy provided by the second heat exchanger is that both the first and the second heat exchangers can be thermally dimensioned such that they are only sufficient for the nominal operation of the converter. Such a dimensioning means that the heat exchangers each have a correspondingly low volume requirement in terms of dimensions and are therefore particularly suitable for compact converter solutions.
Bei bekannten Lösungen wurde zur Vermeidung von Leistungseinbussen bei der Wärmeübertragung beim Wärmetauscher infolge Verstopfung (Luftkühlung) oder Faulens bei einer Flüssigkeitskühlung wie etwa einer Wasserkühlung der Wärmetauscher konventionell derart überdimensioniert, dass er selbst nach mehreren Jahren Betriebsdauer dennoch eine gewisse Mindestwärmeübetragung gewährleisten konnte.In known solutions, the heat exchanger was conventionally oversized in such a way that it could still ensure a certain Mindestwärmeübetragung even after several years of operation to avoid performance losses in the heat transfer in the heat exchanger due to clogging (air cooling) or fouling in a liquid cooling.
Im Vergleich zu konventionellen Lösungen kann mit einer Lösung gemäss dem vorliegenden Erfindungsgedanken das summierte Bauvolumen der zwei Wärmetauscher geringer gehalten werden, als das Bauvolumen eines überdimensionierten Wärmetauschers konventioneller Bemessungsart.Compared to conventional solutions can be kept smaller with a solution according to the present inventive concept, the total volume of the two heat exchangers, as the construction volume of an oversized heat exchanger conventional design.
Es sind Kühlsysteme realsisierbar, in welchen der zweite Wärmetauscher thermisch derart dimensioniert ist, dass er vollständig redundant zum ersten Wärmetauscher ist. Eine vollständige Redundanz erlaubt beispielsweise einen Weiterbetrieb des Umrichters unter Vollast, während dem einer der Kondensatoren ausgetauscht werden kann.There are cooling systems can be realized, in which the second heat exchanger is thermally dimensioned such that it is completely redundant to the first heat exchanger. For example, complete redundancy allows the converter to continue operating at full load during which one of the capacitors can be replaced.
Je nach Ausführungsform kann der zweite Kondensator bzw. der zweite Wärmetauscher unterschiedlich zum ersten Kondensator bzw. dem ersten Wärmetauscher sein. Es ist daher möglich, dass der zweite Wärmetauscher dimensionsmässig grösser, kleiner und/oder gar qualitativ schlechter als der erste Wärmetauscher ausgeführt ist. Dies kann jedoch dennoch durchaus ausreichend sein, wenn der erste Kondensator bzw. der erste Wärmetauscher zum Tragen der Hauptlast der Abwärmeabfuhr der Leistungselektronikelemente ausgelegt ist, während der zweite Wärmetauscher nur für eine teilweise Aufrechterhaltung des Umrichterbetriebs während dem Austausch des ersten Wärmetauschers ausgelegt sein muss.Depending on the embodiment, the second condenser or the second heat exchanger may be different from the first condenser or the first heat exchanger. It is therefore possible that the second heat exchanger dimensionally larger, smaller and / or even poorer quality than the first heat exchanger is executed. However, this may still be sufficient if the first condenser or the first heat exchanger is designed to carry the main load of the waste heat removal of the power electronics elements, while the second heat exchanger must be designed only for a partial maintenance of the inverter operation during the replacement of the first heat exchanger.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass zur Erzielung der erwünschten Redundanz nicht der ganze Leistungsmodul, sondern. nur nur einer der zwei oder mehreren ihm funktionsmässig zugeordneten Kondensatoren ausgetauscht werden muss. Der Vorteil liegt darin, dass der auszutauschende Kondensator bzw. der ihn enthaltene Wärmetauscher in der Regel preislich erheblich kostengünstiger ist, als die Leistungselektronikelemente und Verdampfer des betreffenden Leistungsmoduls.Another advantage is that to achieve the desired redundancy not the whole power module, but. only one of the two or more capacitively associated capacitors must be replaced. The advantage lies in the fact that the capacitor to be exchanged or the heat exchanger contained in it is usually considerably less expensive than the power electronic elements and evaporators of the relevant power module.
Dadurch wird klar, dass je nach Austausch- und Wartungskonzept des Umrichters und/oder des Kühlsystems die Kondensator- oder Wärmetauschereinheiten ganz oder nur teilweise dem in den Umrichter einführbaren und entnehmbaren Leistungsmodul zugeordnet sein können. Alternativ dazu können die die Kondensator- oder Wärmetauschereinheiten dem Umrichter zugeordnet sind und sich nicht im in den Umrichter einführbaren und entnehmbaren Leistungsmodul befinden.This makes it clear that, depending on the replacement and maintenance concept of the converter and / or the cooling system, the condenser or heat exchanger units can be completely or only partially associated with the power module that can be inserted and removed in the converter. Alternatively, the capacitor or heat exchanger units may be associated with the inverter and may not be in the power module that can be inserted and removed from the inverter.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass im Fall einer Leckage des ersten Kondensators beim ersten Wärmetauscher der Sekundärkreislauf nicht vollständig ausser Betrieb gesetzt werden muss, sondern zumindest einen teilweisen Weiterbetrieb der mit dem Sekundarkreislauf verbundenen Leistungselektronikelementen in reduziertem Umfang gewährleistet werden kann, während der leckende erste Kondensators bzw. der erste Wärmetauscher vom Betreiber des Umrichters austauschbar ist.Another advantage is that in the case of leakage of the first capacitor in the first heat exchanger, the secondary circuit does not have to be completely put out of operation, but at least a partial further operation of the connected to the secondary circuit power electronics can be ensured to a reduced extent, during the leaking first capacitor or the first heat exchanger by the operator of the inverter is interchangeable.
Obwohl es durchaus denkbar ist, dass Wärmetauscher auch in Serie zueinander geschaltet sein können, ist es bei Ausführungsformen mit thermisch redundanten Kondensatoren zwecks Austausch und Wartung von Vorteil, wenn der zweite Wärmetauscher der erste Wärmetauscher parallel zum zweiten Wärmetauscher zwischen dem mindestens einen Verdampfer und dem Primärkühlstrom angeordnet ist.Although it is quite conceivable that heat exchangers can also be connected in series with one another, it is advantageous for embodiments with thermally redundant capacitors for replacement and maintenance if the second heat exchanger of the first heat exchanger is connected in parallel to the second heat exchanger between the at least one evaporator and the primary cooling flow is arranged.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn der Sekundärkühlkreislauf des Kühlsystems ein Vorwählelement aufweist, mit welchem der mindestens eine Verdampfer im Betrieb des Kühlsystems über den ersten Wärmetauscher oder über den Wärmetauscher mit dem Primärkühlstrom thermisch verbindbar ist, so dass im Betrieb des Umrichters – allenfalls unter Teillast – der Weg des Arbeitsmedium über einen bestimmten Kondensator vorselektierbar ist. Eine Vorselektion kann je nach Kundenwunsch beispielsweise von einer räumlich vom Umrichter entfernten Schaltzentrale vorgenommen werden, oder auch vor Ort am Umrichter vorgenommen werden. Das Vorwählelement kann beispielsweise ein Schalter sein, der eine Weichenstellung für das Arbeitsmedium bewirkt. Eine Selektion des Weges des Arbeitsmediums kann über einen bestimmten Kondensator kann erheblich zur Sicherheit des Umrichterbetriebs beitragen, wenn dem Wartungspersonal eindeutig angezeigt wird, welcher Kondensator sich nun nicht mehr im Weg des Arbeitsmediums befindet und dieser daher ausgetauscht werden kann.Further, it may be advantageous if the secondary cooling circuit of the cooling system has a preselector, with which the at least one evaporator during operation of the cooling system via the first heat exchanger or via the heat exchanger with the primary cooling current thermally connectable is, so that in the operation of the inverter - at most under partial load - the path of the working fluid via a particular capacitor is pre-selectable. A preselection can be made, for example, from a spatially remote from the inverter control center, or made locally on the inverter depending on the customer. The preselection element may, for example, be a switch which effects a switch position for the working medium. Selection of the path of the working fluid over a particular condenser can add significantly to the safety of the inverter operation if maintenance personnel are clearly shown which condenser is no longer in the way of the working medium and therefore can be replaced.
Alternativ oder in Ergänzung zum Vorwählelement kann der Wärmetauscher auch überAlternatively or in addition to the Vorwählelement the heat exchanger can also over
Der Kondensator kann je nach Ausführungsform des Kühlsystems fest oder lösbar mit einer Kühlreinrichtung zu einem Wärmetauscher verbunden sein, so dass beim Austausch nur der Kondensator selber oder gleich der ganze Wärmetauscher als Einheit ausgetauscht werden können. Wenn zumindest der erste Wärmetauscher mit dem Sekundärkühlkreislauf über erste Kupplungen verbunden ist, und beide Kupplungsteile der ersten Kupplungen beim Öffnen der ersten Kupplungen jeweils selbstschliessend sind, kann ein Austausch des Wärmetauschers ohne Entleerung des Primärkühlstroms und/oder des Sekundärkühlkreislaufes rasch und unkompliziert vorgenommen werden. Selbstschliessende Kupplungen sind auch unter dem Begriff „dry-break”-Kupplungen bekannt.Depending on the embodiment of the cooling system, the condenser can be permanently or detachably connected to a cooling device to form a heat exchanger, so that only the condenser itself or the entire heat exchanger can be exchanged as a unit during replacement. If at least the first heat exchanger is connected to the secondary cooling circuit via first couplings, and both coupling parts of the first couplings when opening the first couplings are each self-closing, an exchange of the heat exchanger without emptying the primary cooling flow and / or the secondary cooling circuit can be made quickly and easily. Self-closing couplings are also known by the term "dry-break" couplings.
In einer Ausführungsform des Kühlsystems ist zumindest der erste Wärmetauscher über erste Kupplungen mit dem Sekundärkühlkreislauf fluidisch verbunden.In one embodiment of the cooling system, at least the first heat exchanger is fluidically connected to the secondary cooling circuit via first couplings.
Je nach Anforderungen, der Platzverhältnisse und/oder bereits vorhandenen, geeigneten Einrichtungen zur Versorgung des Umrichters und/oder dessen Leitungsmodulen kann der Primärkühlkreislauf ein Flüssigkeitskühlstrom sein. Dieser Flüssigkeitskühlstrom kann ein Brauchwasserkreislauf (Zweiweg-Kreislauf) oder zumindest ein Einwegstrom (kein Kreislauf) mit Brauchwasser sein. Alternativ ist der Flüssigkeitskühlstrom auch mit mit Inhibitoren versetzem Wasser, einem Ester oder einem ölhaltigen Kühlmedium erzeugbar. Flüssigkeitskühlströme mit einem Wasseranteil sind aus Gründen des einfacheren Handlings gegenüber ölhaltigen Flüssigkeitskühlströmen oft bevorzugt.Depending on requirements, the space available and / or existing, suitable means for supplying the inverter and / or its line modules, the primary cooling circuit may be a liquid cooling flow. This liquid cooling stream can be a service water circuit (two-way circuit) or at least a one-way flow (not a circuit) with service water. Alternatively, the liquid cooling stream can also be produced with water added with inhibitors, an ester or an oil-containing cooling medium. Liquid cooling streams having a water content are often preferred for ease of handling oil-containing liquid cooling streams.
Andernfalls kann der auch Primärkühlstrom auch durch einen gasförmigen Kühlstrom gebildet sein, beispielsweise oder insbesondere durch einen Luftstrom. Solche Primärkühlungen sind bevorzugt, wenn in der Umgebung des Umrichters und/oder dessen Leitungsmodulen ein Lüftungssystem, beispielsweise eine Ventilatorbatterie, ohnehin bereits vorhanden ist.Otherwise, the primary cooling stream can also be formed by a gaseous cooling stream, for example or in particular by an air stream. Such primary cooling is preferred if a ventilation system, for example a fan battery, is already present in the environment of the converter and / or its line modules.
Die oben genannten Vorteile des erfindungsgemässen Kühlsystems übertragen sich entsprechend auf einen damit versehenen Umrichter, in welchem der mindestens eine Verdampfer thermisch mit mindestens einem Leistungselektronikelement verbunden ist.The abovementioned advantages of the cooling system according to the invention are accordingly transferred to a converter provided therewith, in which the at least one evaporator is thermally connected to at least one power electronic element.
In modernen Umrichtern sind oft mehrere Leistungselektronikelemente und mehrere Verdampfer zu einem Leistungsmodul zusammengefasst. Je nach Ausführungsform sind dabei die Leistungselektronikelemente und die Verdampfer zu einem Stapel (beispielsweise einem sogenannten „press-pack stack”) zusammengefügt, in welchem die Leistungselektronikelemente und die Verdampfer in Richtung des Stapels alternierend, das heisst in abwechselnder Reihenfolge angeordnet sind.In modern converters, several power electronic elements and several evaporators are often combined to form a power module. Depending on the embodiment, the power electronics elements and the evaporators are combined to form a stack (for example, a so-called "press-pack stack") in which the power electronics elements and the evaporators are arranged alternately in the direction of the stack, that is to say in alternating sequence.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung detailliert erläutert. Hierbei zeigt rein schematischHereinafter, several embodiments of the invention will be explained in detail with reference to the drawing. This shows purely schematically
Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebenen Ausführungsformen stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.The reference numerals used in the drawings and their meaning are listed in the list of reference numerals. Basically, the same parts are provided with the same reference numerals in the figures. The described embodiments are exemplary of the subject invention and have no limiting effect.
WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAY FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Die
Im Betrieb des Umrichters
In der in
Der Primärkühlkreislauf
Anders ausgedrückt sind der erste Wärmetauscher
In alternativen, nicht in den Figuren illustrierten Ausführungsformen gehört das Fluidreservoir nicht zum Umrichter, sondern lediglich zu dessen Umgebung.In alternative embodiments not illustrated in the figures, the fluid reservoir does not belong to the inverter but only to its surroundings.
Im Kühlsystem
Das erste erste Rohrsystem
Um den ersten Wärmetauscher
Da die Wärmetauscher
Die in
Anstelle einer Zuleitung
Zur Erzeugung des Primärkühlstrom
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1'1, 1 '
- Kühlsystemcooling system
- 22
- PrimärkühlkreislaufPrimary cooling circuit
- 3, 3'3, 3 '
- Flüssigkeitskühlstrom, PrimärkühlstromLiquid cooling flow, primary cooling flow
- 44
- LeistungselektronikelementPower electronics element
- 55
- Leistungsmodulpower module
- 66
- VerdampferEvaporator
- 77
- Stapelstack
- 1010
- erster Kühlanschlussfirst cooling connection
- 1111
- zweiter Kühlanschlusssecond cooling connection
- 1212
- erstes Rohrsystemfirst pipe system
- 1313
- zweites Rohrsystemsecond pipe system
- 1414
- erster Kondensatorfirst capacitor
- 15, 15'15, 15 '
- erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
- 1616
- zweiter Kondensatorsecond capacitor
- 17, 17'17, 17 '
- zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger
- 1818
- SekundärkühlkreislaufSecondary cooling circuit
- 1919
- Fluidreservoirfluid reservoir
- 20, 20'20, 20 '
- Zuleitungsupply
- 2121
- Rückleitungreturn
- 2222
- erster Zuführabschnittfirst feed section
- 2323
- zweiter Zuführabschnittsecond feed section
- 2424
- erster Rückfuhrabschnittfirst return section
- 2525
- zweiter Rückfuhrabschnittsecond return section
- 26, 26'26, 26 '
- Absperrvorrichtung/KupplungShut-off / clutch
- 3030
- KühllufteinheitCooling air unit
- 3131
- Ventilatorfan
- 100, 100'100, 100 '
- Umrichterinverter
Claims (11)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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