[发明专利]用于变流器功率模块的水冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及冷却装置，特别涉及一种水冷却装置，具体为一种用于变流器功率模块的水冷却装置。

背景技术

变流器是机车交流传动系统的重要组成部分。在变流器的正常工作中，变流器中的功率模块(含有IGBT、二极管等半导体器件)会产生一定的热量，如果这些热量不能及时有效的散发出去，就会使功率模块的效率大大降低，甚至导致变流器不能正常工作。目前变流器的冷却方式主要有自然冷却、强迫风冷、水冷、油冷、沸腾冷却等。水冷却方式具有冷却效果好的特点，但由于水冷却方式结构复杂，密封性要求比较高，目前在机车交流传动系统中还没有得到成熟的应用。

发明内容

本发明为了解决变流器功率模块的水冷却目前在机车交流传动系统中还没有得到成熟应用的问题，提供一种用于变流器功率模块的水冷却装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：用于变流器功率模块的水冷却装置，包括热交换风冷装置、进水口和出水口分别固定有水分配器的水泵、其上带有进水口和出水口的功率模块快速接头、膨胀水箱，热交换风冷装置包括支撑箱体，支撑箱体内的上部固定有冷却风机，支撑箱体内位于冷却风机下部固定有带有进、出水管接头的散热器，在支撑箱体上固定有水分配器，该水分配器经输水管与散热器的进水管接头相连，同时该水分配器还经输水管与各功率模块快速接头的出水口连接，散热器的出水管接头经输水管与水泵进水口处的水分配器相连，各功率模块快速接头的进水口经输水管与水泵出水口处的水分配器相连；膨胀水箱与水泵进水口处的水分配器之间用输水管连接，同时膨胀水箱与固定于支撑箱体上的水分配器之间用管路连接；在水泵进水口处的水分配器上固定有充水阀门。功率模块快速接头是一种现有公知产品，用来与变流器功率模块中冷却基板水腔的进水口和出水口配合，即使用时，功率模块快速接头与变流器功率模块中的冷却基板配合，使功率模块快速接头上的进水口和出水口分别与冷却基板水腔的进水口和出水口配合。所述的散热器为一种现有公知产品，其包括带有进、出水管接头的冷却液水道，冷却液水道上固定有散热翅片，如附图4、5所示。工作时，利用水泵进水口处的水分配器上的充水阀门对冷却系统填充水冷却液，当膨胀水箱液面位置达到要求时即完成冷却液的填充。使风机、水泵开始工作，水泵作为水冷却液的循环动力，使水冷却液循环。水冷却液从水泵出水口出来，经水泵出水口处的水分配器至各功率模块快速接头的进水口，进入变流器功率模块中冷却基板的水腔，变流器功率模块中半导体器件产生的热量通过冷却基板与循环流过的水冷却液进行热量交换，热量交换后的高温水冷却液从功率模块快速接头的出水口、经输水管、固定于热交换风冷装置支撑箱体上的水分配器进入热交换风冷装置内的散热器内，冷却风机对散热器进行风冷，水冷却液的热量通过散热器的冷却液水道表面及其上的翅片以热辐射和对流散热的方式得以释放，充分降温后的水冷却液经散热器的出水管接头、水泵进水口处的水分配器进入水泵，依次不断循环，完成对变流器功率模块的水冷却。变流器在正常运行过程中，水冷却液的体积会随温度变化而变化，同时水冷却液也有一定的损耗，利用膨胀水箱进行液位的指示和对水冷却液进行有效的补充。水冷却系统在运行过程中，气泡对各部件的损害是非常巨大的，膨胀水箱与固定于支撑箱体上的水分配器之间的管路(不锈钢管)可对其进行有效的排除。

所述的散热器为一种现有公知产品，其包括带有进、出水管接头的冷却液水道，冷却液水道上固定有散热翅片，如附图4、5所示。在冷却液水道上密封固定有温度传感器。在水泵出水口处的水分配器上固定有压力传感器。压力传感器用于检测水冷却液的压力和泵的旋转方向，当水冷却液的压力超出系统要求的范围或泵的旋转方向错误时，压力传感器输出故障信号进行保护；温度传感器用于检测水冷却液的温度，当温度超出系统要求的范围时，温度传感器输出故障信号进行保护。

本发明所述的水冷却装置解决了变流器中功率模块的散热、冷却问题，提高了功率模块的效率。利用压力传感器和温度传感器，当冷却系统中水冷却液的压力和温度超出其要求的范围时，能够实时进行保护。其结构设计合理、新颖、巧妙，是一种理想的适用于变流器功率模块的水冷却装置。

附图说明

图1为本发明所述的用于变流器功率模块的水冷却装置的结构立体图；

图2为本发明所述的用于变流器功率模块的水冷却装置的结构另一角度立体图；

图3为本发明所述的用于变流器功率模块的水冷却装置的局部结构放大图；

图4为本发明所述的用于变流器功率模块的水冷却装置中的散热器结构示意图；

图5为图4的俯视图；