[实用新型]适用于船舶电驱动变频柜的热管理结构

说明书

本实用新型属于变频柜的散热技术领域，公开了一种适用于船舶电驱动变频柜的热管理结构，包括柜体、变频系统和散热系统；散热系统包括散热器、散热风机和用于控制散热风机工作状态的控制模块；变频系统若干个与散热器接触的大功率器件；控制模块上连接有若干个用于检测散热器温度的温度传感器；柜体内部有若干个柜层，变频系统、控制模块和散热器设置于柜层内，柜体上设置有进气口和排气口，散热风机嵌入安装于排气口中。本技术方案的散热系统结构简单、控制方便，相较于水冷系统，不需要液体循环系统，采用风冷的散热方式，触及散热面积广，能对系统中每个元器件进行散热，散热器和散热风机的配合，将热量带出柜体，达到了良好的散热效果。

技术领域

本实用新型属于变频柜的散热技术领域，具体涉及适用于船舶电驱动变频柜的热管理结构。

背景技术

与传统机械驱动相比，船舶电力驱动能够提高舰船运行的稳定性，具有经济性好、操纵性优良、节省空间、噪声低和节能环保等优势，是当前船舶领域重要的发展潮流和趋势。

船舶电驱动系统主要包括变频系统和冷却系统。其中，变频系统中包含有大容量电力电子装置模块，如整流模块、逆变模块等等。电力电子装置模块包含了大量功率器件，在系统工作过程中，功率器件发热产生大量的热量，使系统的工作环境不断升温，而发热是电子元器件和线路老化、损坏的主要原因，若没有一套优良的冷却系统，则会造成电驱动系统老化快，不仅会造成不小的经济损失，还会对人类的生命安全造成极大的威胁。因此，通过冷却系统及时将热量从设备中带走，从而将这些设备的温度维持在允许范围内，对于维持船舶电驱动系统的稳定可靠运行非常重要。

现代船舶电驱动系统的主要冷却方式有风冷和液冷两种。由于整个船舶系统需要冷却的设备比较多，且分布存在一定的分散性。因此，在船舶系统中，多采用中央液体冷却装置，较少采用强迫风冷的散热方式，中央液体冷却装置的冷却范围不广，导致部分分散部件的降温效果不佳。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提出一种适用于船舶电驱动变频柜的热管理结构，采用的散热方式,在给定的结构边界条件下，通过风道的优化设计和散热风机的热管理，从而将电驱动变频柜的温升维持在允许范围内，保证船舶电驱动系统的安全可靠运行。

具体通过以下技术方案实现：

适用于船舶电驱动变频柜的热管理结构，包括柜体、变频系统和散热系统，其特征在于：所述散热系统包括散热器和散热风机，以及用于控制散热风机工作状态的控制模块；所述变频系统包括若干个小功率器件和若干个大功率器件，需要说明的是，这里的小功率器件和大功率器件，其功率的大小是相对而言的，根据工业现场使用实际，可以人为划分，只要设定判定阈值即可，高于设定阈值的即为大功率器件，反之则为小功率器件；由于大功率器件会产生大量热量，因此将大功率器件与散热器接触；所述控制模块上连接有若干个用于检测散热器温度的温度传感器，温度传感器将检测到的热量转换成电信号传输到控制模块，控制模块对接收到的信号进行判断，从而控制散热风机电源电路的通断，进一步控制散热风机的工作状态；优选地，根据工业使用现场实际，综合考虑实现成本及耐用性和可实现性，所述控制模块可以是使用工业单片机（如80C51等），工业单片机根据温度传感器测得的散热器温度通过电信号控制所述散热风机运转或停止，工业单片机通过外设设备即可写入、删除、修改控制程序；进一步的，控制模块还可以采用PLC控制器配合如伺服驱动器等工业控制单元来实现上述功能；所述柜体内部有若干个柜层，变频系统、控制模块和散热器设置于柜层内，柜体前面设置有柜门，控制模块和变频系统的接口面朝柜门设置，柜体上设置有进气口和排气口，进气口设置于柜门上，排气口设置于柜体的后面或侧面，散热风机以嵌入的方式安装于排气口中。进气口的尺寸是在保证所需通风量的条件下，结合散热器的风道大小确定；散热器的尺寸是根据功率器件的功率大小，并结合散热仿真结果确定；排气口的尺寸是根据散热风机的尺寸大小确定；散热风机的尺寸和功率根据变频系统的发热功率确定。冷却气体从进气口进入被散热风机从排气口抽出，同时带走柜体中功率器件所产生的热量。