[实用新型]用于变流器的冷却装置以及变流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于变流器的冷却装置以及一种具有这样的冷却装置的变流器。

背景技术

在风力发电机用变流器(或变频器)工作时，会产生能量损耗，从而产生发热现象。变流器主电路器件，如绝缘栅极型功率管(IGBT)，电抗器，变压器等，在工作时会产生大量的热量。一般情况下，采用back to back电路拓扑，IGBT作为开关器件，IGBT的损耗会占流过变流器系统能量的3％，整流侧的电抗器损耗约占3％。因而，变流器内部有大量热量需要及时交换到外界环境中去。

风能资源一般分布在环境相对恶劣的地区。比如，中国的新疆、内蒙、东北地区。然而这些地区的风沙大，气候严寒。当然在沿海地区也具有丰富的风力资源，但是这些地区的盐雾对风力设备的腐蚀现象也非常严重。因此，变流器的防护等级越高，环境适应性越好。但是，密闭的柜体给变流器的冷却散热带来困难。

目前，变流器冷却散热方式有水冷和风冷两种方式。首先是风冷方式，其通常使用过滤网。然而在系统长时间运行无论如何都会在设备中滞留大量灰尘，影响器件寿命(如接触器)，降低系统可靠性。另外，单纯风冷或水冷在环境温度变化范围较大时，效果不好，比如环境温度超高45℃，变流器内部环境温度会在45℃以上。温度对变流器内部的电子元器件、电气部件寿命影响较大。比如，电解电容，一般在25℃附近工作时，器件寿命最长。但是，随着温度的升高，器件寿命会逐渐降低，当温度达到45℃时，寿命成倍减少。再比如，开关电源的寿命，随温度升高，寿命和可靠性都减小。

另一种方案是水冷方式。水冷用于对变流器内部的、诸如像IGBT等功率模块的主电路功率芯片套件进行冷却，变流器内部通过热交换装置，进行水-风热交换。这种方案可以实现变流器内外空气隔绝，增强环境适应性。但是，同风冷一样，当环境温度较高时，变流器内部温度会更高一些。同样对变流器系统的可靠性和寿命影响较大。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提出一种用于变流器的冷却装置。根据本实用新型的冷却装置采用空调冷却和水冷以及风冷相结合的方式，可有效、精确控制变流器内部温度、湿度，变流器内部温度不受环境影响，提高系统的可靠性、延长温度敏感元件的使用寿命。

本实用新型的目的通过一种用于变流器的冷却装置实现。该冷却装置包括：设置在变流器的外部的空调组件；水冷组件，其中水冷组件包括设置在变流器内部的水冷却板以及设置在变流器外部的水循环件，其中所述水冷却板与水循环件流体相通；以及设置在变流器内部的风扇制冷组件，该风扇制冷组件将外界空气引入到变流器中。由此，通过应用本实用新型的技术方案，可以一方面通过空调来精确地调节变流器内部的空气的温度、湿度，并且也进一步通过水冷冷却的方式对易受到外界环境影响的主电路功率芯片(如，IGBT)进行制冷，同时又应用了风冷冷却组件，对一些其他大功率散热器件进行降温。

在本实用新型的优选的设计方案中提出，在变流器中设置有第一防尘隔热层、第二防尘隔热层以及第三防尘隔热层，这些防尘隔热层将变流器分隔成第一器件室、第二器件室、第三器件室、第四器件室以及第五器件室。通过设置这些防尘隔热层可以使变流器内部完全与外界环境隔离，防止受到外界环境的影响，同时也防止各器件室中的热量传递到相邻的器件室中。

根据本实用新型的优选的设计方案，空调组件的出风口通入到第一器件室中，来自空调组件的制冷空气对第一器件室进行温度和湿度调节。由此，在外界环境的温度和湿度发生剧烈变化时，也能有效地将第一器件室内部的温度和湿度控制在允许的工作范围之内，从而延长变流器的使用寿命。

在本实用新型的一个优选的设计方案中提出，水冷组件设置在第一器件室中，其中水冷组件的第一冷却板贴附在第一器件室中的主电路功率芯片上，通过这种设计方案可以有效地排导主电路功率芯片产生的热量，降低芯片的温度，确保变流器在高温时也能正常工作。

根据本实用新型的一个优选的设计方案，第三器件室与第一器件室相通，其中，空调组件的冷风经过第一器件室之后进入第三器件室中，然后返回第一器件室，并通过第一器件室的排风口排放到外界环境中。这样，空调组件就可以附加地第三器件室进行温度和湿度调节，从而保证第三器件室中的器件的正常工作。

同时，在本实用新型中提出，当在第二器件室中设置的器件对外部环境的影响并不敏感时，这是非常有利的，即在第二器件室上设置有第一排风扇和进风扇，通过进风扇抽吸的外部环境的空气对第二器件室中行风冷冷却后，通过第一排风扇排放到外界环境中。