[发明专利]一种水冷系统及其水温控制方法、三通阀及其控制方法

说明书

本发明提供一种水冷系统及其水温控制方法，所述水冷系统包括换热器、电机水泵、第一三通阀和空散器，所述电机水泵连通于所述换热器出水口和所述第一三通阀的进水口之间，所述第一三通阀的固定出水口与所述换热器的入水口相连通，所述空散器连通于所述第一三通阀的可调出水口的所述换热器的入水口之间，当所述换热器的水温高于所述第一三通阀的开启温度阈值时，所述第一三通阀的可调出水口开启总行程的1/M，当换热器的水温低于所述第一三通阀的关闭温度阈值时，所述第一三通阀的可调出水口关闭总行程的1/N，其中，M、N为正整数，且MN。本发明还提供一种三通阀及其控制方法。

技术领域

本发明涉及电气设备领域，具体涉及一种水冷系统及其水温控制方法和一种三通阀及其控制方法。

背景技术

MW级变流器属于大功率电力电子设备，在运行的过程中会产生大量的热量，以2MW全功率变流器为例，其在运行过程中产生的热量一般在60kW左右。风电变流器通常安装在风力发电机的塔筒内，由于塔筒内的体积有限，要求风电变流器具有非常高的功率密度，所以水冷成为MW级风电变流器的首选。其冷却原理为：冷却水在供水装置的驱使下进入变流器，冷却水被变流器加热后经过管道流入放置在塔筒外的空气换热器，冷却水被空气换热器冷却后，重新流入变流器进行定向换热，形成一个闭式的循环系统。电气设备冷却系统有内循环和外循环两个支路，冷却液走内循环不进行冷却直接回到电气设备，冷却液走外循环经过空散冷却回到电气设备。为了平衡元器件发热量与空散换热量，内外循环需要分配合理的冷却液流量维持冷却液温度稳定。三通阀是控制电气设备冷却系统中冷却液内、外循环流量分配的关键器件。

三通阀由三通阀执行器和三通阀阀体组成，三通阀执行器内的电机驱动三通阀阀体动作调节内外支路冷却液流量。三通阀执行器的动作次数是影响三通阀寿命的关键因素。电气设备在低温环境下小功率工作时，发热量小，空散换热量大，现有三通阀控制方法中，需要不断动作三通阀来控制冷却液温度。

如常见的一种方式是通过检测电气设备冷却系统的入口水温值，设定固定温度阈值作为控制三通阀开启、关闭的条件，三通阀只能全部开启或全部关闭。当电气设备入口水温高于一定值时，三通阀执行开启命令，直到三通阀全开或入口水温低于设定阈值温度时，三通阀停止动作。当电气设备入口水温低于阈值温度时，三通阀执行关闭命令，直到三通阀关闭或入口水温高于阈值温度，三通阀停止动作。

上述控制方法中，使用继电器驱动三通阀，只存在开、关两种驱动；当维持水温稳定只需要部分流量走外循环时，全开全关的驱动方式势必不能维持水温稳定；而分档调节的驱动方式，能够适应较低温的工况(如果分档合适，水温波动不大，继电器所需动作次数较少)；但如果温度极低，为维持三通阀位置稳定，分档数势必增多，这在实现上比较困难。

全开全关的方式能够适用于多数工况，但对低温工况不适用。主要原因包含两个：1.三通阀刚开启时，空散内的冷水进入系统，中和系统内的热水，引起系统内水温急剧变化；2.在低温工况下，外部散热太好，冷却液只能全部走内循环或者外循环，较难实现发热量与散热量达到平衡。因此冷却液温度在阈值上限温度和阈值下限温度间不断变化，三通阀也在开启和关闭过程中不断动作，水温维持困难，三通阀动作次数多，使用寿命短，可靠性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种水冷系统及其水温控制方法和一种三通阀及其控制方法，以解决现有技术的三通阀动作次数多而导致的使用寿命短和可靠性差的技术问题。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：