一种基于风力发电机组变频器水冷散热器的制作方法

1.本实用新型涉及igbt模块散热技术领域，特别是涉及到是一种基于风力发电机组变频器水冷散热器。


背景技术：

2.随着清洁能源的大力发展和国家对“碳中和”目标的承诺，风力发电正处于蓬勃发展阶段。近年来，在、风电已经基本解除限电，风力发电机组的关键部件-变频器处于全功率运行状态。变频器中的绝缘栅双极型晶体管处于不断的开关中，产生了大量的热量。散热质量的好会直接决定了igbt的寿命。以前风冷变频器主要通过风扇旋转产生气流，通过气流带走热量。因风机都是装在风力较大的丘陵、平原、山地、荒漠等，风沙较大，运行一段时间就会堵塞散热通道的滤网，减缓气流流速，造成变频器超温，不利于变频器的稳定运行。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中，早期的变频器主要是通过igbt模块与散热板相连，增大散热板面积，通过风扇增加散热板空气流速来对igbt进行散热，但是此类装置应用于现场，散热效果不是特别好，风扇滤网经常堵塞，变频器经常报超温故障的技术问题，本实用新型提供了一种基于风力发电机组变频器水冷散热器，具体技术方案如下：
4.本实用新型实施例提供了一种基于风力发电机组变频器水冷散热器，包括：待冷却装置；用于冷却待冷却设备的换热装置；用于为所述换热装置提供冷却水的循环装置；以及用于监测所述循环装置中的冷水温度的监测装置。
5.进一步的，待冷却装置为igbt模块；所述换热装置贴合设置在所述待冷却装置的侧边。
6.进一步的，所述监测装置为温度变送器。
7.进一步的，所述换热装置为阀板；所述换热装置用于将所述待冷却装置的热量传递至冷水中。
8.进一步的，所述循环装置包括循环组件、补水组件；所述循环组件用于为所述换热装置提供循环的冷却水；所述补水组件用于为所述循环组件补水。
9.进一步的，所述循环组件包括循环管道；所述换热装置设置在所述循环管道上，所述监测装置用于检测位于循环管道内的冷却水的温度；还包括：用于为冷却水在循环管道内流动提供动力的循环泵、用于监测循环管道内冷却水压力的压力变送器、用于检测循环管道内的冷却水的电导率的电导率变送器。
10.进一步的，还包括辅助降温组件，所述辅助降温组件用于降低所述循环组件中的冷却水的温度。
11.进一步的，所述辅助降温组件包括：电动三通阀、流量计、水冷散热器；所述电动三通阀的第一开口、第二开口连接在所述循环管道上，所述电动三通阀的第三开口连通所述水冷散热器的入口，所述水冷散热器的出口连通所述循环管道。
12.进一步的，所述补水组件包括：用于存储冷水混合物的补水箱、用于将存储在补水箱中的冷水混合物抽送至循环组件中的补水泵、与所述补水泵连通的去离子罐、设置在去离子罐出口处的精密过滤器、以及用于缓冲循环组件中水压的稳压管；所述补水泵的出水口连通至循环组件，用于为循环组件进行补水；所述精密过滤器的出口连通所述循环组件，用于为循环组件进行补水；在所述去离子罐与所述补水泵的连通管路上设置有浮子式流量计，用于检测流经去离子罐的水的流量。
13.进一步的，还包括串联在所述循环管道上的加热管、脱气罐；所述加热管用于加热位于循环管道中的水；所述脱气罐用于去除系统运行中，循环管道中冷却水产生的气泡。
14.本实用新型实施例提供了本实用新型实施例提供了一种基于风力发电机组变频器水冷散热器，包括：待冷却装置；用于冷却所述待冷却设备的换热装置；用于为所述换热装置提供冷却水的循环装置；以及用于监测所述循环装置中的冷水温度的监测装置。本方案采用循环装置为换热装置提供循环的冷却水，以带走有待冷却装置传递的热量，进而解决早期的变频器主要是通过igbt 模块与散热板相连，增大散热板面积，通过风扇增加散热板空气流速来对igbt 进行散热，散热效果不好，风扇滤网经常堵塞，变频器经常报超温故障的技术问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
16.图1为本实用新型实施例提供的一种基于风力发电机组变频器水冷散热器的连接示意图。
17.附图标记：
18.1补水箱、2补水泵、3浮子式流量计、4去离子罐、5精密过滤器、6稳压罐、7脱气罐、8循环泵、9流量计、10电动三通阀、11水冷散热器、12电导率变送器、13压力变送器、14温度变送器、15换热装置、16加热管、17 旁路管道、18第一单向阀，19第二单向阀。
具体实施方式
19.为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。
20.实施例1
21.请参见图1，本实用新型实施例提供了一种基于风力发电机组变频器水冷散热器11，包括：待冷却装置；用于冷却待冷却设备的换热装置15；用于为所述换热装置15提供冷却水的循环装置；以及用于监测所述循环装置中的冷水温度的监测装置。
22.具体的，请参见图1，在本实施例中，待冷却装置可以是应用在风力发电机组变频器上的igbt模块，也可以是在风力发电机组变频器上的其他需要冷却的设备，本实施例不对待冷却设备做限定，上述换热装置15可以是阀板，也可以是其他可以传递热量的结构，例
如采用具有良好导热性能的金属制成的管路，本实施例不对其进行限定，上述循环装置的作用是循环冷却水，在实际应用中，制作并循环冷却水的结构或设备可以是具有冷水机的循环设备，也可以是具有循环系统的冷水机组；在本实施例中，循环装置可以是上述结构中的一种，当然也可以是其他可以实现制作冷水并使冷水循环，进而冷却换热装置15的结构。
23.本方案采用循环装置为换热装置15提供循环的冷却水，以带走有待冷却装置传递的热量，进而解决早期的变频器主要是通过igbt模块与散热板相连，增大散热板面积，通过风扇增加散热板空气流速来对igbt进行散热，散热效果不好，风扇滤网经常堵塞，变频器经常报超温故障的技术问题。
24.在一种具体实施方式中，待冷却装置为igbt模块；所述换热装置15贴合设置在所述待冷却装置的侧边。
25.在一种具体实施方式中，所述监测装置为温度变送器14。
26.具体的，温度变送器14采用热电偶、热电阻作为测温元件，从测温元件输出信号送到变送器模块，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、v/i转换、恒流及反向保护等电路处理后，转换成与温度成线性关系的4～20ma电流信号 0-5v/0-10v电压信号，rs485数字信号输出。将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。温度变送器14是将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制。电流变送器是将被测主回路交流电流转换成恒流环标准信号，连续输送到接收装置。具体到本实施例中，温度变送器14用于检测进入换热装置15中的冷却水的温度，并将温度作为调节电动三通阀10是否启用水冷散热器11的依据。
27.在一种具体实施方式中，所述换热装置15为阀板；所述换热装置15用于将所述待冷却装置的热量传递至冷水中。具体的，该换热器可以是阀板式换热器，即上述阀板的意思，即本实施例中采用的换热装置15为阀板式换热器，进一步优选，该阀板式换热器可以采用阿伐拉阀板式换热器。
28.在一种具体实施方式中，所述循环装置包括循环组件、补水组件；所述循环组件用于为所述换热装置15提供循环的冷却水；所述补水组件用于为所述循环组件补水。
29.在一种具体实施方式中，所述循环组件包括循环管道；所述换热装置15 设置在所述循环管道上，所述监测装置用于检测位于循环管道内的冷却水的温度；还包括：用于为冷却水在循环管道内流动提供动力的循环泵8、用于监测循环管道内冷却水压力的压力变送器13、用于检测循环管道内的冷却水的电导率的电导率变送器12。
30.具体的，循环泵8运行360小时反转1小时，防止管壁由于一个流向产生水垢；在精密过滤器与循环泵8的连接管路上设置有第一单向阀18，如图1 所示，在与第一单向阀18、精密过滤器的连接管路并联设置有旁路管道17，在旁路管道17上设置有第二单向阀19，第一单向阀18、第二单向阀19的作用是使连接管路内的水的流向为循环泵流向精密过滤器；防止反转让滤芯失效使得该管路，即在循环泵8反转时，保护滤芯。
31.压力变送器13由测压元件传感器(也称作压力传感器)、测量电路和过程连接件三部分组成。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号(如4～20madc等)，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。
32.在一种具体实施方式中，还包括辅助降温组件，所述辅助降温组件用于降低所述
循环组件中的冷却水的温度。
33.在一种具体实施方式中，所述辅助降温组件包括：电动三通阀10、流量计 9、水冷散热器11；所述电动三通阀的第一开口、第二开口连接在所述循环管道上，所述电动三通阀的第三开口连通所述水冷散热器11的入口，所述水冷散热器11的出口连通所述循环管道。
34.具体的，该水冷散热器11包括多个交错设置的水冷散热片以及用于促进水冷散热片位置处空气流通的风扇，在本实施例中，采用的风扇并非本方案必须要的装置，其作用是可以更好更快的促进水冷散热片散热，如果取消该风扇，也可以实现本方案促进循环管道中冷却水散热的目的。
35.在一种具体实施方式中，所述补水组件包括：用于存储冷水混合物的补水箱1、用于将存储在补水箱1中的冷水混合物抽送至循环组件中的补水泵2、与所述补水泵2连通的去离子罐4、设置在去离子罐4出口处的精密过滤器5、以及用于缓冲循环组件中水压的稳压管；所述补水泵2的出水口连通至循环组件，用于为循环组件进行补水；所述精密过滤器5的出口连通所述循环组件，用于为循环组件进行补水；在所述去离子罐4与所述补水泵2的连通管路上设置有浮子式流量计3，用于检测流经去离子罐4的水的流量。
36.在一种具体实施方式中，还包括串联在所述循环管道上的加热管16、脱气罐7；所述加热管16用于加热位于循环管道中的水；所述脱气罐7用于去除系统运行中，循环管道中冷却水产生的气泡。
37.本方案的运行原理如下：
38.本方案提供的一种基于风力发电机组变频器水冷散热器11由igbt水冷阀板、水冷管路、膨胀罐、脱气罐7、补水罐、补水泵2、循环泵8、去离子罐4、加热管16、电动三通阀10、水冷散热器11组成，
39.1.水和乙二醇混合后加入补水罐内，通过补水泵2向系统补水。
40.2.膨胀罐负责稳定系统压力，去离子罐4负责去除水中离子，保证循环液体的电导率在合格值以下，例如5℃。
41.3.循环泵8工作，液体循环，脱气罐7将系统的气体排出。
42.4.热量由igbt产生，通过igbt水冷阀板将热传递给水。
43.5.水循环通过水冷散热器11将热量排出到空气中。
44.6.当温度较低时，加热管16工作，保证igbt处于最佳工作温度。
45.7.当产生热量不多时电动三通阀10关闭，水内部循环，当产生热量较多时三通阀打开，水外部循环并启动风扇。
46.8.水冷散热器11中的风扇具有反转功能，当风扇运行500小时时，自动反转10分钟，自动清理灰尘。
47.补水箱1内装有水和乙二醇的混合物，通过补水泵2将补水罐中的水补充到系统中。浮子式流量计3，可以看到流经过离子罐水的流量；去离子罐4，去除水中的离子，减低水的电导率；精密过滤器5，过滤掉循环系统中水的杂质；稳压罐6，起到运行时缓冲压力，保证系统处于稳定的压力运行；脱气罐 7，去除系统运行中产生的气泡；循环泵8，为系统循环提供动力；流量计9，为三通阀动作提供依据；电动三通阀10，通过比较流入和流出阀板的压力和流量确定三通的开度，确定是否经过外循环散热；水冷散热器11，通过增加与空气接触表面积散热；电导率变送器12，监测循环水中的电导率；压力变送器 13，监测进入阀板的压
力；温度变送器14，监测进入阀板的温度；阀板，将 igbt产生的热量传输到水中，快速散热；加热管16，当变频器未运行，环境温度较低时，该加热管16用于加热循环管道中的冷却水，加热后的冷却水通过换热装置15将热量传递至待冷却设备上，即本实施例所述的igbt模块处，进而保证igbt处于最佳工作温度。
48.本方案提供的基于风力发电机组变频器水冷散热器11具有以下优点：1. 操作简单方便。2.省时省力。3.加快igbt模块的散热速度，使风机在全功率运行时，igbt处于正常的工作温度，延长igbt的使用寿命。4.取消了空气滤芯，不用定期更换空气滤芯，减缓运维人员工作强度，极大地提高了工作效率。
49.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。