一種電氣設備的冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電氣設備的冷卻系統(tǒng)，包括通過第一管路連接成封閉回路的電氣設備、脫氣罐、膨脹罐、泵、過濾器以及制冷裝置；制冷裝置包括通過第二管路依次連接成封閉回路的第一熱交換器、壓縮機、第二熱交換器、節(jié)流元件；第一管路內設有冷卻液，用于與電氣設備進行熱量交換；第二管路內設有制冷劑，制冷裝置通過制冷劑與第一管路內的冷卻液和外界的空氣進行熱量交換。采用本實用新型的冷卻系統(tǒng)可使得對電氣設備的冷卻不依賴于環(huán)境空氣溫度，克服了現(xiàn)有技術的缺陷，降低了電氣設備的工作環(huán)境溫度，提高了電氣設備內各器件的使用壽命，并因此不需采用耐高溫的元器件，還能節(jié)省產(chǎn)品成本。
【專利說明】一種電氣設備的冷卻系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電氣【技術領域】，更具體地說，涉及一種電氣設備的冷卻系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術的發(fā)展,大功率電氣設備的結構設計越來越緊湊,使得電氣設備內部熱量越來越集中，而且電氣設備內部空間的減小也導致散熱更加困難。近年來，水冷散熱技術有了飛速的發(fā)展，它不僅在散熱效果上超過了風冷、熱管等散熱方式，在噪音控制、應用環(huán)境適應性方面也達到了良好的效果。因此，在大功率、高功率密度的電氣設備產(chǎn)品(包括變頻器、無功補償裝置、風電變流器以及光伏逆變器等產(chǎn)品)的散熱上，水冷散熱方式得到廣泛的運用。
[0003]如圖1所示，目前電氣設備I的水冷散熱一般包括:與需要冷卻的電氣設備I連接的供液裝置2、熱交換器3，以及連接各部分的管路4。其中，冷卻液在供液裝置2的驅動下進入電氣設備1，電氣設備I工作時所產(chǎn)生的熱量被轉移到冷卻液中，吸熱后的冷卻液在供液裝置2的驅使下進入熱交換器3，最終通過熱交換器3將電氣設備I中的熱量耗散到大氣中。在熱交換器3換熱的過程中，由于熱量最終是通過水和空氣的溫差傳遞到大氣中的，所以水的溫度必定要高于空氣的溫度。例如，當環(huán)境溫度45°C的時候，電氣設備入水口的溫度將高于45°C，甚至更高。
[0004]而在某些情況下運用的電氣設備會被放置在很少維護的甚至荒涼的地方工作，所以入水口的溫度設置一次以后，常年需要處于這樣的入水溫度下工作，而這個設置的溫度必定高于當?shù)氐哪曜罡攮h(huán)境溫度。即使外界的環(huán)境溫度已經(jīng)下降到(TC以下，電氣設備也需要在這個設定好的入水口溫度下工作。如果電氣設備一直處在較高的溫度下工作，會使得柜內器件的使用壽命受到很大的影響，如果選用耐高溫的元器件，還會造成嚴重的產(chǎn)品成本負擔。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種不依賴于環(huán)境空氣溫度、能降低電氣設備工作溫度的電氣設備的冷卻系統(tǒng)。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]構造一種電氣設備的冷卻系統(tǒng)，其中，包括通過第一管路連接成封閉回路的電氣設備、脫氣罐、膨脹罐、泵、過濾器以及制冷裝置；所述制冷裝置包括通過第二管路依次連接成封閉回路的第一熱交換器、壓縮機、第二熱交換器、節(jié)流元件；所述第一管路內設有冷卻液，用于與所述電氣設備進行熱量交換；所述第二管路內設有制冷劑，所述制冷裝置通過制冷劑與所述第一管路內的冷卻液和外界的空氣進行熱量交換。
[0008]本實用新型所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一熱交換器為蒸發(fā)器，用于與所述第一管路內的冷卻液進行熱量交換。
[0009]本實用新型所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第二熱交換器包括冷凝器和風機，用于與所述外界的空氣進行熱量交換。
[0010]本實用新型所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述脫氣罐、膨脹罐、泵以及過濾器設置在所述電氣設備與所述制冷裝置連接的第一管路上。
[0011]本實用新型所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述電氣設備、所述脫氣罐、所述膨脹罐、所述泵、所述制冷裝置以及所述過濾器依次通過所述第一管路連接成封閉回路。
[0012]本實用新型所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述膨脹罐連接在所述脫氣罐上。
[0013]本實用新型所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻系統(tǒng)還包括用于控制所述第一管路中冷卻液的流量和溫度的壓力溫度控制裝置。
[0014]本實用新型所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述電氣設備包括變頻器、無功補償裝置、風電變流器、光伏逆變器。
[0015]本實用新型的有益效果在于:先通過冷卻液與電氣設備進行熱交換，再通過制冷劑與第一管路內的冷卻液和外界的空氣進行熱量交換，使得對電氣設備的冷卻不依賴于環(huán)境空氣溫度，克服了現(xiàn)有技術的缺陷，降低了電氣設備的工作環(huán)境溫度，提高了電氣設備內各器件的使用壽命及可靠性，并因此不需采用耐高溫的元器件，能節(jié)省產(chǎn)品成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0017]圖1是現(xiàn)有技術的電氣設備的水冷散熱原理示意圖；
[0018]圖2是本實用新型較佳實施例的電氣設備的冷卻系統(tǒng)詳細原理框圖一；
[0019]圖3是本實用新型較佳實施例的電氣設備的冷卻系統(tǒng)詳細原理框圖二。
【具體實施方式】
[0020]本實用新型較佳實施例的電氣設備的冷卻系統(tǒng)原理如圖2和圖3所示，包括通過第一管路30連接成封閉回路的電氣設備10、脫氣罐21、膨脹罐22、泵23、過濾器24以及制冷裝置40 ;制冷裝置40包括通過第二管路50依次連接成封閉回路的第一熱交換器、壓縮機、第二熱交換器、節(jié)流元件；第一管路30內設有冷卻液，用于與電氣設備10進行熱量交換；第二管路50內設有制冷劑，制冷裝置40通過制冷劑與第一管路30內的冷卻液和外界的空氣進行熱量交換。這樣先通過冷卻液與電氣設備10進行熱交換，再通過制冷劑與第一管路30內的冷卻液和外界的空氣進行熱量交換，由于其中包括兩次冷卻過程:即制冷劑對第一管路30內冷卻液的冷卻過程和第二管路50內制冷劑本身的冷卻過程，使得對電氣設備10的冷卻不依賴于環(huán)境空氣溫度，克服了現(xiàn)有技術的缺陷，降低了電氣設備10的工作環(huán)境溫度，提高了電氣設備10內各器件的使用壽命及可靠性，并因此不需采用耐高溫的元器件，能節(jié)省產(chǎn)品成本。
[0021]上述實施例中，制冷裝置40中節(jié)流元件包括:毛細管、熱力膨脹閥、電子膨脹閥
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[0022]上述實施例中，第一管路30內的冷卻液為水、乙二醇、丙二醇、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液中任意一種。
[0023]上述實施例中，第二管路50內的制冷劑包括氨、丙烯、氟利昂、溴化鋰。
[0024]上述實施例中，第一熱交換器用于與第一管路30內的冷卻液進行熱量交換,優(yōu)選采用蒸發(fā)器；第二熱交換器用于與外界的空氣進行熱量交換，優(yōu)選采用冷凝器和風機。
[0025]上述實施例中的制冷裝置40在工作時，第一熱交換器(蒸發(fā)器)內的液態(tài)制冷劑吸收第一管路30內冷卻液的熱量后開始蒸發(fā)，最終第二管路50內的制冷劑與第一管路30內冷卻液之間形成一定的溫度差，使得第一管路30內的冷卻液被冷卻，液態(tài)制冷劑亦完全蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)，完成第一次熱交換過程；然后氣態(tài)制冷劑被壓縮機吸入并壓縮，使其壓力和溫度增加，氣態(tài)制冷劑通過第二熱交換器(冷凝器)釋放熱量，凝結成液體，完成第二次熱交換過程；然后液態(tài)制冷劑通過節(jié)流元件(膨脹閥或毛細管)節(jié)流后，變成低溫低壓制冷劑進入蒸發(fā)器，完成制冷劑循環(huán)過程。
[0026]上述實施例中，泵23負責將第一管路30內的冷卻液驅動在電氣設備10和制冷裝置40之間循環(huán)流動，進入電氣設備10內的冷卻液吸收電氣設備10內熱量，溫度升高，再由泵23泵入制冷裝置40內冷卻，被冷卻后再送回到電氣設備10中，如此往復循環(huán)，實現(xiàn)對電氣設備10的冷卻。
[0027]進一步地，如圖2所示，上述實施例中，脫氣罐21、膨脹罐22和泵23以及過濾器24設置在電氣設備10與制冷裝置40連接的第一管路30上，脫氣罐21、膨脹罐22、泵23以及過濾器24在電氣設備10與制冷裝置40之間的連接順序可以是任意的，根據(jù)需要設置即可。
[0028]優(yōu)選地，如圖2所示，上述冷卻系統(tǒng)的電氣設備10、脫氣罐21、膨脹罐22、泵23、制冷裝置40以及過濾器24依次通過第一管路30連接成封閉回路。脫氣罐21可除去第一管路30中氣體，使其中液體能順暢流轉；膨脹罐22用于對冷卻系統(tǒng)進行自動補液；過濾器24可濾除第一管路30中雜質，保證冷卻系統(tǒng)正常運轉。
[0029]更優(yōu)選地，上述膨脹罐22直接連接在脫氣罐21上。
[0030]進一步地，如圖3所示，上述冷卻系統(tǒng)還包括用于控制第一管路30中冷卻液的流量和溫度的壓力溫度控制裝置60，具體可包括電源部分和自動控制部分。其中，自動控制部分可以實現(xiàn)對制冷裝置40制冷過程的溫度控制、對冷凝器及風機運轉的控制，以及可實現(xiàn)對第一管路30中冷卻液流量的控制等。
[0031]上述實施例中，脫氣罐21、膨脹罐22、泵23以及過濾器24、制冷裝置40和壓力溫度控制裝置60可根據(jù)需要集成或分立設置。例如:在方案一中，可將脫氣罐21、膨脹罐22、泵23以及過濾器24、制冷裝置40和壓力溫度控制裝置60集成于同一殼體內，集成后再與需要冷卻的電氣設備10通過第一管路30連接，實現(xiàn)對電氣設備10的冷卻。
[0032]在方案二中，可將制冷裝置40和壓力溫度控制裝置60集成于同一殼體內，脫氣罐21、膨脹罐22、泵23以及過濾器24作為供液裝置與集成后的制冷裝置40和壓力溫度控制裝置60分開設置，即由過濾器24、脫氣罐21、膨脹罐22 (自動補水裝置)和泵23形成獨立的供液裝置，通過該供液裝置與需要冷卻的電氣設備10連接，實現(xiàn)對電氣設備10的冷卻。
[0033]上述各實施例中，電氣設備10包括變頻器、無功補償裝置、風電變流器、光伏逆變
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[0034]綜上，本實用新型先通過冷卻液與電氣設備10進行熱交換，再通過制冷劑與第一管路30內的冷卻液和外界的空氣進行熱量交換，使得對電氣設備10的冷卻不依賴于環(huán)境空氣溫度，克服了現(xiàn)有技術的缺陷，降低了電氣設備10的工作環(huán)境溫度，提高了電氣設備10內各器件的使用壽命，并因此不需采用耐高溫的元器件，還能節(jié)省產(chǎn)品成本。[0035]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種電氣設備的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括通過第一管路(30)連接成封閉回路的電氣設備(10)、脫氣罐(21)、膨脹罐(22)、泵(23)、過濾器(24)以及制冷裝置(40);所述制冷裝置(40)包括通過第二管路(50)依次連接成封閉回路的第一熱交換器、壓縮機、第二熱交換器、節(jié)流元件；所述第一管路(30)內設有冷卻液，用于與所述電氣設備(10)進行熱量交換；所述第二管路(50)內設有制冷劑，所述制冷裝置(40)通過制冷劑與所述第一管路(30)內的冷卻液和外界的空氣進行熱量交換。
2.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第一熱交換器為蒸發(fā)器，用于與所述第一管路(30)內的冷卻液進行熱量交換。
3.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第二熱交換器包括冷凝器和風機，用于與所述外界的空氣進行熱量交換。
4.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述脫氣罐(21)、膨脹罐(22)、泵(23)以及過濾器(24)設置在所述電氣設備(10)與所述制冷裝置(40)連接的第一管路(30)上。
5.根據(jù)權利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述電氣設備(10)、所述脫氣罐(21)、所述膨脹罐(22)、所述泵(23)、所述制冷裝置(40)以及所述過濾器(24)依次通過所述第一管路(30)連接成封閉回路。
6.根據(jù)權利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述膨脹罐(22)連接在所述脫氣罐(21)上。
7.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)還包括用于控制所述第一管路(30)中冷卻液的流量和溫度的壓力溫度控制裝置(60)。
8.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述電氣設備(10)包括變頻器、無功補償裝置、風電變流器、光伏逆變器。
【文檔編號】H02M1/00GK203537737SQ201320725103
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權日:2013年11月15日
【發(fā)明者】周澤平, 盛小軍 申請人:深圳市禾望電氣有限公司