[发明专利]一种基于液态金属的换流阀冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力半导体器件技术领域，具体涉及一种基于液态金属的换流阀冷却系统。

背景技术

近年来，国内外特高压直流输电市场发展迅速，市场前景十分广阔。换流阀作为特高压 直流输电工程的核心设备，是实现交直流电转换的核心功能单元，而阀体中的冷却系统冷却 效果的好坏将直接影响换流阀换流性能的发挥。换流阀元件散热不良不仅会使该元件过热损 毁，严重时还会导致直流系统停运。因此，换流阀冷却系统在直流输电系统中具有重要的作 用，需要有非常高的可靠性。

去离子水由于具有高比热、高热导率和高电阻率等良好的特性，被广泛作为直流输电工 程换流阀冷却剂。虽然水冷系统的应用已比较广泛，但其散热能力有限，典型的水冷系统散 热能力为30W/cm2～50W/cm2，而随着全球能源互联网的兴起，电网传输的功率越来越大， 换流阀的功率密度也将大大增加，形成的大热流密度对冷却系统提出了更高的散热要求。因 此，如何在一定结构条件下降低功率器件的温度，提升换流阀冷却系统的散热性能，对于提 高功率器件及换流阀的可靠性尤为重要，所以需要开发一种更为高效的散热方式。

发明内容

为了满足现有技术的需要，开发一种更为高效的散热方式，本发明提供了一种基于液态 金属的换流阀冷却系统。

本发明的技术方案是：

所述系统包括依次连接的液态金属散热器、第一换热器和第二换热器；

所述液态金属散热器包括设置在其内部空腔中的液态金属管道；

所述第一换热器包括设置在其内部空腔中的第一管道和第二管道；

所述第二换热器包括设置在其内部空腔中的第三管道；

所述液态金属管道与第一管道连接，形成液态金属的循坏回路；所述第二管道与第三管 道连接，形成去离子水循环回路。

优选的，

所述液态金属管道的出口与所述第一管道的入口直接连接，液态金属管道输出的高温的 液态金属传输至第一管道；

所述第一管道的出口通过电磁泵与液态金属管道的入口连接，所述电磁泵驱动第一管道 输出的低温的液态金属传输至液态金属管道；

所述第二管道的出口通过水泵与第一管道的入口连接，所述水泵驱动第二管道输出的低 温去离子水传输至第一管道。

优选的，

通过改变所述电磁泵输出的磁场强度和电流值，调整所述低温的液态金属的传输速度；

通过改变所述水泵的转速，调整所述低温去离子水的传输速度。

优选的，

所述液态金属散热器，用于吸收换流阀产生的热量；所述液态金属管道内的液态金属与 第一管道内的去离子水进行热量交换。

优选的，

所述第二换热器为冷却水塔；

所述第一管道内去离子水的热量通过冷却水塔传递至空气中。

优选的，

所述第二换热器为设置有散热翅片的金属块；

所述第一管道内去离子水的热量通过散热翅片传递至空气中。

优选的，所述液态金属采用镓基合金，其熔点不高于30℃。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明提供的一种基于液态金属的换流阀冷却系统，由于液态金属具有极强的导热能 力，可以迅速将换流阀的热量带走，再通过外部的换热器将热量最终扩散到空气中，可以减 少热量在热源处的累积，从而降低热源处的温度；

2、本发明提供的一种基于液态金属的换流阀冷却系统，相比于水冷系统可以有效降低电 力电子器件的工作温度，提高了散热系统的可靠性；

3、本发明提供的一种基于液态金属的换流阀冷却系统，基于其高效的散热效率，换流阀 可以工作在更高的电压、电流等级下，使得不增加电力电子器件数量的前提下能够提升电力 传输装置的工作容量。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：本发明实施例中一种基于液态金属的换流阀冷却系统结构示意图；

其中，1：液态金属散热器；2：第一换热器；3：第二换热器；4：电磁泵；5：低温的液 态金属；6：高温的液态金属；7：高温去离子水；8：低温去离子水；9：水泵。

具体实施方式