[发明专利]用于高压变频设备的循环冷风装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压变频设备的配套装置，确切地说，涉及一种用于高压变频器功率单元柜、变压器柜或其它高压变频设备的循环冷风装置，属于电力电子设备技术领域。

背景技术

伴随着微电子学、电力电子技术、电子计算机技术和自动控制理论的发展，变频技术已经进入了一个崭新的时代，不仅在许多领域获得了广泛应用，而且还在日新月异地迅速发展。

众所周知，变频技术的实质是把直流电逆变成交流电、或是把交流电变成直流电后再逆变成不同频率的交流电、或是把直流电变成交流电再把交流电变成直流电。在这些变化中，通常只是频率发生变化。高压变频器就是一种利用半导体功率器件的高速开关作用将工频电源变换为频率可调的电能变换装置。由于电力电子功率器件在不断进行的高速开启和关闭过程中，使得其半导体材料的结温迅速上升。为此，电力电子功率器件组成的变频设备部件通常都配设有散热片，并在高压变频器内设有风冷通道，使得这些由电力电子功率器件组成的变频设备部件能够得到有效的散热而降温。参见图1所示的高压变频器中的主要部件-功率单元的外观图，在功率单元机壳A内的一侧就设有供空气流通的散热风冷通道B(图示为该通道的进风口)，利用流动的空气与安装有功率器件的散热片进行热交换来降低器件的工作温度。

现在，高压变频设备已经在国民经济的许多领域(例如水泥、化工、石油、冶金、发电、煤矿等不同行业)得到了广泛应用，并发挥着越来越重要的作用。

由于电力电子功率器件的温度升高、发热，使得高压变频器功率单元柜通常约有2％的功率热损耗。尤其对于大功率的高压变频器功率单元柜来说，这种因为功率器件发热而造成的损失就更加可观和严重了。

由于电力电子功率器件处于正常工作时的壳体温度应该不超过85℃，这就要求高压变频设备的柜体内部温度必须在65℃以下，这样才能保证高压变频设备处于正常、稳定的工作状态。

下面分别介绍两种高压变频设备(高压变频器功率单元柜和变压器柜)现在采用的解决功率器件散热的两种传统方法。

参见图2，介绍高压变频器功率单元柜的散热风冷通道中的空气与柜体外部的空气进行循环流动的过程：冷空气经由防尘网4进入功率单元柜3的柜体内，又经由功率单元2的散热风冷通道B与安装有功率电子器件的功率单元2的部件-散热器进行热交换而变成热空气，再由功率单元柜3顶侧安装的风机1的驱动，使得该热空气经过柜体的密封腔5和风道出口6排出单元柜的柜体外侧。风道出口6可直接安装在室外，或者就安装在室内。通常，解决小功率高压变频器单元柜的散热问题就是采用这种传统方式，而且，其风道出口6可以选择上述两种结构中的任意一种。

高压变频器使用的干式变压器根据其容量的不同，也有大约1.5～3.5％的功率热损耗。对于大功率的高压变频器的变压器柜来说，这种热损耗损失所造成的发热问题也是相当严重的，而且它还会对与其相配合工作的功率单元柜的温升有直接影响。这就要求技术人员必须解决变压器柜的散热问题。

参见图3，介绍高压变频器变压器柜的散热问题的解决方法，它也是采用柜体内部对变压器进行冷却的冷空气与柜体外部的空气进行循环流动，其过程如下：冷空气经由柜体下侧的防尘网4进入变压器柜7的柜体内，并在变压器柜7的柜体内与变压器8进行热交换而变成热空气，但是在变压器8下侧的送风风机9和变压器柜7的顶侧安装的风机1的共同驱动下，该热空气经过柜体7顶部的风道6排出变压器柜7的柜体外侧。风道6的出口有的直接安装在室外，也有的就安装在室内。通常，解决小功率高压变频器变压器柜的散热问题也是采用这种传统方式，而且，其风道6出口同样选择上述两种结构中的任意一种。

由于高压变频器大都用于水泥、钢铁、化工、电厂、煤矿等环境污染严重的行业，上述解决高压变频设备散热问题的传统方式就呈现如下不利因素：

在机柜的柜门上增设防尘网，自然会增加产品设计、加工和装配工艺、使用和维修等的工作量。如果将风道6的出口直通室外，则车间内的空气不能循环利用，送入机柜内的冷空气就需要源源不断地由外界环境中的空气来补充，由于重化工产业周围环境的空气中弥漫着灰尘、沙土和微小颗粒，这样就会对设备造成比较大的污染。而且，因为不断地将车间内的空气经由机柜排到室外，使得密闭的车间存在负压，这就使得车间的门窗很难打开。为了避免发生这种情况，高压变频设备的安装环境就不能处于密封状态，这样也会造成上述带有尘埃、沙土的空气进入机柜内，影响电子器件的使用寿命。