变频器设备的散热结构和控制方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于VSD设备的散热结构，包括：电子元件阵列，其具有第一端和相对的第二端，该阵列中的电子元件在工作时产生热量；散热风扇，其在所述阵列的第一端，用于引导冷却气流在所述第一端和第二端之间流动以冷却所述阵列中的电子元件，控制装置，其控制所述风扇运行，其中，所述控制装置控制所述风扇，以使得所述风扇在第一时间段内以第一旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第二端至所述第一端流动，且所述风扇在第二时间段内以与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第一端至所述第二端流动。还涉及用于控制该散热结构的方法以及包括该散热结构的VSD设备。
【专利说明】变频器设备的散热结构和控制方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于VSD设备的散热结构，特别涉及一种具有双方向旋转的风扇的散热结构和用于控制该散热结构的方法。还涉及一种包括该散热结构的VSD设备。
【背景技术】
[0002]在变频器(VSD，S卩Variable Speed Drive)设备中，由于电容器和其它电子元件在工作时产生热量，如果这些热量不能及时有效地排出，则会造成电容器和其它电子元件温度上升，甚至会造成设备故障。因此需要设置有散热结构来引导冷空气穿过发热元件，以把热量排出到设备外。通常，在传统的VSD设备中设置有散热风扇，该风扇设置在电容器阵列的第一端，且该风扇仅能以单一方向旋转，引导热空气从相对的第二端流动经过电容器阵列至该第一端。由于冷空气在第二端时就开始吸收热量从而温度上升，因此，该温度上升的空气到达第一端时对位于第一端的电容器的冷却效果下降。其结果是，对于整个电容器阵列而言，随着工作时间的增加，位于阵列第一端的电容器的温度越来越高于位于第二端的电容器的温度。由于第一端的电容器不能得到充分的冷却，其使用寿命下降，甚至会导致设备的故障。因此，存在对于能够对整个电容器阵列的两端的电容器都能进行充分冷却的散热结构的需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要消除VSD设备中的电子元件的散热不均匀的缺点。
[0004]本发明提供了一种用于VSD设备的散热结构，该散热结构包括:
[0005]-电子元件阵列，该阵列具有第一端和相对的第二端，该阵列中的电子元件在工作时产生热量；
[0006]-散热风扇，该风扇设置在所述阵列的第一端，用于引导冷却气流在所述第一端和第二端之间流动以冷却所述阵列中的电子元件，
[0007]-控制装置，该控制装置控制所述风扇运行，
[0008]-其中，所述控制装置控制所述风扇，以使得:所述风扇在第一时间段内以第一旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第二端至所述第一端流动，且所述风扇在第二时间段内以与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第一端至所述第二端流动。
[0009]根据本发明的一方面，所述电子元件包括电容器。
[0010]根据本发明的一方面，所述控制装置控制所述风扇，以使得所述风扇以所述第一时间段和所述第二时间段交替运行。
[0011]根据本发明的一方面，该散热结构还包括用于感测第一端和第二端处的电子元件温度的传感器。
[0012]根据本发明的一方面，该控制装置根据第一端和第二端处的传感器感测的温度来控制第一时间段和第二时间段的时长。
[0013]根据本发明的另一方面，所述风扇为双向轴流式散热风扇。
[0014]根据本发明的另一方面，所述风扇为交流电机风扇。
[0015]根据本发明的另一方面，所述控制装置根据从CPU发出的脉冲信号交替改变供给到风扇的电流方向。
[0016]本发明还提供一种包括如上所述的散热结构的VSD设备。
[0017]本发明还提供一种用于控制VSD设备的散热结构的方法，该散热结构包括:
[0018]-电子元件阵列，该阵列具有第一端和相对的第二端，该阵列中的电子元件在工作时产生热量；
[0019]-散热风扇，该风扇设置在所述阵列的第一端，用于引导冷却气流在所述第一端和第二端之间流动以冷却所述阵列中的电子元件，
[0020]-控制装置，该控制装置控制所述风扇运行，
[0021]-所述方法包括步骤:
[0022]a)通过所述控制装置控制所述风扇，以使得所述风扇在第一时间段内沿第一旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第二端至所述第一端流动，和
[0023]b)通过所述控制装置控制所述风扇，以使得所述风扇在第二时间段内沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第一端至所述第二端流动。
[0024]根据本发明的一方面，该方法还包括:重复a)步骤和b)步骤。
[0025]通过本发明，可提供改善VSD设备中的散热效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是具有根据本发明的散热结构的VSD设备的立体图；
[0027]图2是风扇沿第一旋转方向旋转时的VSD设备中的冷却气流流动示意图；
[0028]图3是风扇沿第二旋转方向旋转时的VSD设备中的冷却气流流动示意图；
[0029]图4是控制电路的示意图。
【具体实施方式】
[0030]VSD设备I可具有电子元件阵列(例如电容器阵列2)、散热风扇3、散热片4、和其它电子元件(未示出)。电容器阵列2、散热风扇3、散热片4、和其它电子元件可位于VSD设备I的箱体(未示出)内。
[0031]在VSD设备I工作时，箱体内的电容器阵列2和其它电子元件可产生热量，造成这些电子元件自身温度和箱体内的温度上升。因此，设置在VSD设备I中的散热风扇3旋转从而引导空气流穿过电容器阵列2和其它电子元件对其进行冷却，并将气流通过通风孔(未示出)排出到VSD设备I的箱体之外。
[0032]电容器阵列2可包括多个电容器，例如三个电容器C100-C102。当然，电容器阵列不限于包括三个电容器C100-C102，而是可包括任意数量的电容器。
[0033]应理解，虽然本发明以电容器阵列2为例对VSD设备中的电子元件进行了说明，但是该实例不是要限制本发明于电容器阵列，而是可应用于其它电子元件阵列。
[0034]散热风扇3设置在电容器阵列2附近，用于对电容器阵列中的多个电容器进行散热。通常，电容器阵列2包括相对的第一端21和第二端22。散热风扇3可布置在第一端21或第二端22处。散热风扇3可包括一个或多个风扇，例如一个、两个、三个、四个等。
[0035]散热风扇3可为轴流式风扇。在一个实例中，散热风扇3例如为交流风扇,其额定电压为230Vac。散热风扇3为可双方向旋转的风扇，其可顺时针旋转和逆时针旋转。如图2所示，当风扇3顺时针旋转时，引导气流从电容器阵列2的第二端22至第一端21流动，气流依此对电容器C102、ClOl和ClOO进行冷却。如图3所示，当风扇3逆时针旋转时，引导气流从电容器阵列2的第一端21至第二端22流动，气流依此对电容器ClOO、ClOI和C102进行冷却。
[0036]可设置控制装置对散热风扇3的旋转方向和相应持续时长进行控制。控制装置可为控制继电器5的形式。应理解，控制装置不限于控制继电器的形式，而是可以为能对风扇的旋转方向和相应时长进行控制的任意装置，例如但不限于时间继电器、逻辑电路、可编程控制器等。
[0037]如图4所示，控制继电器5用于对风扇3的旋转进行控制。控制继电器5具有控制信号输入端51和52、控制信号输出端53和54。该控制继电器5接收来自CPU (未示出)的控制信号，将触点K在A、B触点之间进行切换。当触点k与A接触时，风扇电源线30和31对风扇3进行供电，风扇3顺时针旋转。当触点k与B接触时，风扇电源线30和32对风扇3进行供电，风扇3逆时针旋转。电源线30为共用线，电源线31和32用于控制风扇3的旋转方向。
[0038]控制信号例如为来自CPU的脉冲信号，当输入端51和52接收到tl脉冲宽度的高电平(I)时，继电器5将触点K置于与触点A接触的位置，则风扇3顺时针旋转tl时间。相反，当输入端51和52接收到t2脉冲宽度的低电平(O)时，继电器5将触点K置于与触点B接触的位置，则风扇逆时针旋转t2时间。即，散热风扇3被控制为顺时针旋转tl时长，然后逆时针旋转t2时长。tl时长和t2时长可交替，即散热风扇3以tl (顺时针旋转)、t2(逆时针旋转)、tl (顺时针旋转)、t2 (逆时针旋转)……的方式工作。
[0039]根据一个优选实施例，可在电容器阵列2的第一端21处的电容器和第二端22处的电容器上设置温度传感器(未示出)。CPU从该温度传感器接收代表电容器温度的信号，然后输出相应的具有tl和t2时长的脉冲信号至控制继电器5。即散热风扇以til(顺时针旋转)、t21 (逆时针旋转)、tl2 (顺时针旋转)、t22 (逆时针旋转)……的方式工作，其中til、tl2……可不相同，且t21、t22……可不相同。对散热风扇3的顺时针旋转和逆时针旋转进行精确的反馈控制，可以消除散热风扇3的运行与电容器温度的改变之间的时滞，避免电容器温度过热并保持稳定的温度。
[0040]在一种实例中，对散热风扇3的控制可为PID (比例-积分-微分)控制，散热风扇3可为可调速风扇。
[0041]本发明在上文中结合附图进行了描述。然而，本申请的说明书的目的是提供本发明所涉及的各个特征和概念的示例，而非限制本发明的范围。本领域技术人员将识别出，可对上述实施例进行多种变动和改进，而不背离由所附的权利要求所限定的本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于VSD设备的散热结构,该散热结构包括: -电子元件阵列，该阵列具有第一端和相对的第二端，该阵列中的电子元件在工作时产生热量； -散热风扇，该风扇设置在所述阵列的第一端，用于引导冷却气流在所述第一端和第二端之间流动以冷却所述阵列中的电子元件， -控制装置，该控制装置控制所述风扇运行， -其中，所述控制装置控制所述风扇，以使得:所述风扇在第一时间段内以第一旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第二端至所述第一端流动，且所述风扇在第二时间段内以与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第一端至所述第二端流动。
2.如权利要求1所述的散热结构，其中所述电子元件包括电容器。
3.如权利要求1所述的散热结构，其中所述控制装置控制所述风扇，以使得所述风扇以所述第一时间段和所述第二时间段交替运行。
4.如权利要求1所述的散热结构，其中该散热结构还包括用于感测第一端和第二端处的电子元件温度的传感器。
5.如权利要求1所述的散热结构，其中该控制装置根据第一端和第二端处的传感器感测的温度来控制第一时间段和第二时间段的时长。
6.如权利要求1所述的散热结构，其中所述风扇为双向轴流式散热风扇。
7.如权利要求1所述的散热结构，其中所述风扇为交流电机风扇。
8.如权利要求1所述的散热结构，其中所述控制装置根据从CPU发出的脉冲信号交替改变供给到风扇的电流方向。
9.一种包括如权利要求1-8任一项所述的散热结构的VSD设备。
10.一种用于控制VSD设备的散热结构的方法，该散热结构包括: -电子元件阵列，该阵列具有第一端和相对的第二端，该阵列中的电子元件在工作时产生热量； -散热风扇，该风扇设置在所述阵列的第一端，用于引导冷却气流在所述第一端和第二端之间流动以冷却所述阵列中的电子元件， -控制装置，该控制装置控制所述风扇运行， -所述方法包括步骤: a)通过所述控制装置控制所述风扇，以使得所述风扇在第一时间段内沿第一旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第二端至所述第一端流动；和 b)通过所述控制装置控制所述风扇，以使得所述风扇在第二时间段内沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，引导冷却气流从所述第一端至所述第二端流动。
11.如权利要求10所述的方法，其中该方法还包括:重复a)步骤和b)步骤。
【文档编号】H05K7/20GK104519715SQ201310460252
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】王英强, 于海源 申请人:施耐德东芝换流器欧洲公司