[发明专利]一种用于直流断路器的冷却装置及方法

说明书

本发明提供一种用于直流断路器的冷却装置及方法，所述冷却装置包括冷却箱、换热器以及液体汇集机构，其中，所述冷却箱内装有冷却液，所述冷却液用于对直流断路器中的可控半导体组件进行冷却，其中，可控半导体组件能浸没在冷却箱内的冷却液中；所述换热器用于对冷却产生的冷却液蒸汽进行液化；所述液体汇集机构，用于使液化后的冷却液汇集后流入冷却箱底部中，以实现对可控半导体组件的循环冷却。本发明有效地对直流断路器进行冷却。

技术领域

本发明属于直流断路器技术领域，特别涉及一种用于直流断路器的冷却装置及方法。

背景技术

大量的新能源并网，谐波污染和电能的不稳定性，是多年来一直难以解决的技术难题；同时，大量新能源汽车充电等不稳定性直流负荷日益增加，发展以“源、网、荷、储”为一体的中低压直流配电网是解决这一技术难题的有效手段。

确保中低压直流配电网安全、灵活运行，基于大功率电力电子器件(在直流输配电领域，通常为反向不重复峰值电压1000V以上，通态平均电流 1000A以上的电力电子器件，都统称为高压大功率器件)为核心的直流断路器是其重要的核心关键装备，它具备持续通流和开断直流稳态电流、开断直流故障电流的能力。直流断路器在配电网中使用数量多，随着中低压直流配电网的发展，市场需求量巨大。

目前，在中低压直流配电网示范项目中，直流断路器均为基于可控半导体器件为核心换流技术的混合式直流断路器，混合式直流断路器拓扑结构较为复杂，一般由主通流支路、转移支路和耗能支路并联组成，导通系统直流电流的主通流支路仅为快速机械开关，损耗小，自然冷却；但开断电流，需要将系统电流先由主通流支路转移到以可控半导体器件为核心的转移支路后，才能关断直流电流，开断时间长(约为3ms)；整体体积大，仅能在户内运行，难以实现在土地资源紧张的城市核心区大规模应用或环境较为恶劣的户外、海上运行；而且混合式直流断路器所用器件种类多、结构复杂、运维复杂，成本昂贵。

基于可控半导体器件为核心的全固态直流断路器，拓扑结构简单，开断速度快(小于1ms)。但运行过程中，半导体器件的损耗导致的发热一直是制约工程示范应用的主要技术难题。

目前，关于大功率的电力电子器件(半导体器件)的冷却主要是通过风机抽风或吹风的方式，直接将热量带走，但这种方式散热功率小，噪音大；还有常用的通过去离子水强迫循环冷却，但这种方式设计出来的冷却结构设计复杂，冷却结构内的水冷循环管路接头多，渗漏水故障率高，整体设备占地面积大，运维复杂。

上述的两种方式均不适宜在中低压直流配网系统中推广使用。

因此，需要设计一种用于直流断路器的冷却装置及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于直流断路器的冷却装置，所述冷却装置包括冷却箱、换热器以及液体汇集机构，其中，

所述冷却箱内装有冷却液，所述冷却液用于对直流断路器中的可控半导体组件进行冷却，其中，可控半导体组件能浸没在冷却箱内的冷却液中；

所述换热器用于对冷却产生的冷却液蒸汽进行液化；

所述液体汇集机构，用于使液化后的冷却液汇集后流入冷却箱底部中，以实现对可控半导体组件的循环冷却。

进一步地，

所述可控半导体组件包括散热器以及半导体器件，其中，

所述散热器与半导体器件压接，用于将所述半导体器件产生的热量传递给冷却液。

进一步地，所述可控半导体组件为混合桥电路、全桥电路、直串电路、全控型器件电路中的任意一种。

进一步地，所述散热器的断面为正方形端面，所述散热器与半导体器件压接的接触面为圆形。

进一步地，所述液体汇集机构包括汇集管以及两个回流板，其中，