一种高防护散热功率柜的制作方法

1.本发明涉及电力电子散热技术领域，尤其涉及一种高防护散热功率柜。


背景技术：

2.目前大功率变频器常用的冷却方式包括风冷和液冷两种。一般的，风冷技术是指利用风机的驱动下将空气强制经过散热器表面,功率半导体器件贴在一个铝制(或铜制)散热器基板上，把热量带走的一种冷却方法，这种方法由于散热器的散热能力相对较差、热阻较大，且易受环境温度的影响，越来越难以满足大功率变频器的散热需求，且采用风冷方式的逆变器一般整体为开放式，不能满足高湿、高盐雾等场景的应用要求；液冷冷却技术则是通过液体的强大载热能力，在水泵的驱动下，冷却液将热量从变流器转移至外部热交换器风冷集中散热，液冷技术散热能力强，采用液冷技术，功率密度高，变频器整柜可全密封，达到ip54防护等级，但液冷技术成本高，相对可靠性较差，而且普遍存在渗漏风险，导致全生命周期维护成本高昂，同样无法在海上风电等高湿、高盐雾等场景上应用。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提出一种高防护散热功率柜，该高防护散热功率柜通过在功率柜主体内部设置成两层腔体，两层腔体对功率模块散热器及热虹吸热交换器进行空间分配散热传递，在功率模块散热器及热虹吸热交换器进行空间分配散热传递同时通过与两个背部进风腔体叠层的风道交互设计进行外界热交换，在防盐雾防水高防护同时实现功率柜主体内部的功率模块及电容电抗器的分别散热传导，功率柜主体和外界并没有物质交换，实现ip54防护，适用于海上风电等高腐蚀高盐雾侵蚀环境。
4.为解决上述技术问题，本发明提供一种高防护散热功率柜，包括功率柜主体、第一风扇、容置于所述功率柜主体内的功率模块、热虹吸热交换器、电抗器、电容、第二风扇；所述功率模块包括功率模块主体及设置于功率模块主体上的热虹吸散热器，所述热虹吸散热器用于给所述功率模块及电容散热，所述热虹吸热交换器用于给所述电抗器散热，所述热虹吸散热器包括第一冷凝器和第一蒸发器，所述热虹吸热交换器包括第二冷凝器和第二蒸发器；
5.所述第一风扇设置于所述功率柜主体顶部，所述第二风扇设置于所述第二蒸发器的上部，所述电容设置于所述功率模块上，所述电抗器设置于所述第二蒸发器下部；
6.所述第一冷凝器通过第一管路与所述第一蒸发器连接在一起，所述功率柜主体内部设置有分隔构件，所述分隔构件将所述功率柜主体形成上层腔体及下层腔体，所述第一冷凝器位于上层腔体内，所述电容、电抗器、第一蒸发器、第二风扇及所述热虹吸热交换器设置于所述下层腔体内部，所述第一管路穿过所述分隔构件，所述第一冷凝器与所述功率柜主体顶部内壁所述围成的区域为所述第一冷凝器的出风腔体，所述分隔构件与所述第一冷凝器围成的区域为所述第一冷凝器的进风腔体；
7.所述第一风扇与所述第一冷凝器的出风腔体连通；
8.所述第二蒸发器和第二冷凝器通过第二管路连接，所述第二蒸发器设置于所述功率柜主体内部，所述第二冷凝器设置于功率柜主体背部；
9.所述功率柜主体背部设计有第一背部进风腔体及第二背部进风腔体，所述功率柜主体内的第二冷凝器的出风口通过所述第一背部进风腔体和所述上层腔体连通，所述第一冷凝器的进风腔体和第二背部进风腔体连通，所述第二背部进风腔体叠层设置于所述第一背部进风腔体上，在所述第二背部进风腔体与所述第一冷凝器相对的位置形成与所述第一冷凝器相匹配的进风风道，所述进风风道穿过所述第一背部进风腔体；
10.从所述第二背部进风腔体进入的冷风穿过所述第一冷凝器后从所述第一风扇流出，所述第一风扇的出风处为所述功率柜主体的出风口；
11.从所述第二冷凝器进入的冷风再经过所述第一背部进风腔体进入所述第一冷凝器的出风腔体，从所述第二背部进风腔体进入的冷风经过所述第一冷凝器的进风腔体再进入所述第二冷凝器的出风腔体，所述第二冷凝器的进风处及所述第二背部进风腔体的进风处为所述功率柜主体的进风口；
12.所述第一风扇为将所述功率柜主体内的气体吸出外部的风扇；
13.所述第一管路、第二管路及分隔构件与所述功率柜主体之间形成防盐雾防水的密闭结构。
14.优选地，所述功率柜主体的进风口和出风口设置于所述功率柜主体的同一面上。
15.优选地，所述第一冷凝器设置于所述功率模块主体上部，所述第一蒸发器设置于所述功率模块主体下部，所述第一冷凝器具有两个进风面，所述两个进风面与所述第一蒸发器构成y型结构布局。
16.优选地，所述第一冷凝器设置于所述功率模块主体上部，所述第一蒸发器设置于所述功率模块主体下部，所述第一冷凝器呈水平方式设置于所述第一蒸发器上部。
17.优选地，所述第一风扇进风口和第一冷凝器出风口、第二冷凝器进风口以及功率柜主体形成第一散热循环空间，所述第一冷凝器进风口、所述第二背部进风腔体的进风口及功率柜主体形成第二散热循环空间。
18.优选地，所述第二蒸发器和第二冷凝器均为微通道散热器。
19.优选地，所述第一冷凝器及第二冷凝器均进行耐盐雾电泳处理。
20.优选地，所述第一风扇设置于所述功率柜主体的顶部并容置于所述功率柜主体内。
21.优选地，所述高防护散热功率柜容置于变流器或者变频器中，所述功率柜主体的进风口正对所述变流器或者变频器的进风口，所述功率柜主体的出风口正对所述变流器或者变频器的出风口。
22.采用上述结构之后，高防护散热功率柜，包括功率柜主体、第一风扇、容置于所述功率柜主体内的功率模块、热虹吸热交换器、电抗器、电容、第二风扇；所述功率模块包括功率模块主体及设置于功率模块主体上的热虹吸散热器，所述热虹吸散热器用于给所述功率模块及电容散热，所述热虹吸热交换器用于给所述电抗器散热，所述热虹吸散热器包括第一冷凝器和第一蒸发器，所述热虹吸热交换器包括第二冷凝器和第二蒸发器；所述第一风扇设置于所述功率柜主体顶部，所述第二风扇设置于所述第二蒸发器的上部，所述电容设置于所述功率模块上，所述电抗器设置于所述第二蒸发器下部；所述第一冷凝器通过第一
管路与所述第一蒸发器连接在一起，所述功率柜主体内部设置有分隔构件，所述分隔构件将所述功率柜主体形成上层腔体及下层腔体，所述第一冷凝器位于上层腔体内，所述电容、电抗器、第一蒸发器、第二风扇及所述第二蒸发器设置于所述下层腔体内部，所述第一管路穿过所述分隔构件，所述第一冷凝器与所述功率柜主体顶部内壁所围成的区域为所述第一冷凝器的出风腔体，所述分隔构件与所述第一冷凝器所围成的区域为所述第一冷凝器的进风腔体；所述第一风扇与所述第一冷凝器的出风腔体连通；所述第二蒸发器和第二冷凝器通过第二管路连接，所述第二蒸发器设置于所述功率柜主体内部，所述第二冷凝器设置于功率柜主体背部；所述功率柜主体背部设计有第一背部进风腔体及第二背部进风腔体，所述第二冷凝器的出风口通过所述第一背部进风腔体和所述上层腔体连通，所述第一冷凝器的进风腔体和第二背部进风腔体连通，所述第二背部进风腔体叠层设置于所述第一背部进风腔体上，在所述第二背部进风腔体与所述第一冷凝器相对的位置形成与所述第一冷凝器相匹配的进风风道，所述进风风道穿过所述第一背部进风腔体；从所述第二背部进风腔体进入的冷风穿过所述第一冷凝器后从所述第一风扇流出，所述第一风扇的出风处为所述功率柜主体的出风口；从所述第二冷凝器进入的冷风再经过所述第一背部进风腔体进入所述第一冷凝器的出风腔体，从所述第二背部进风腔体进入的冷风经过所述第一冷凝器的进风腔体再进入所述第二冷凝器的出风腔体，所述第二冷凝器的进风处及所述第二背部进风腔体的进风处为所述功率柜主体的进风口；所述第一风扇为将所述功率柜主体内的气体吸出外部的风扇；所述第一管路、第二管路及分隔构件与所述功率柜主体之间形成密闭结构。该高防护散热功率柜通过在功率柜主体内部设置成两层腔体，两层腔体对功率模块散热器及热虹吸热交换器进行空间分配散热传递，在功率模块散热器及热虹吸热交换器进行空间分配散热传递同时通过与两个背部进风腔体叠层的风道交互设计进行外界热交换，在防盐雾防水高防护同时实现功率柜主体内部的功率模块及电容电抗器的分别散热传导，功率柜主体和外界并没有物质交换，实现ip54防护，适用于海上风电等高腐蚀高盐雾侵蚀环境。
附图说明
23.图1为本发明实施例一的一种高防护散热功率柜的整体结构图；
24.图2为本发明实施例一的一种高防护散热功率柜的左视图；
25.图3为本发明实施例一的一种高防护散热功率柜的上层腔体与第二背部进风腔体连通的风道的剖视图；
26.图4为本发明实施例二的一种高防护散热功率柜的整体结构图；
27.图5为本发明实施例四的一种高防护散热功率柜的整体结构图；
28.图6为本发明实施例五的一种高防护散热功率柜的整体结构图；
29.图7为本发明实施例五的一种高防护散热功率柜的左视图。
具体实施方式
30.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
31.实施例一
32.请参阅图1至图3，图1为本发明实施例一的一种高防护散热功率柜的整体结构图，图2为本发明实施例一的一种高防护散热功率柜的左视图，图3为本发明实施例一的一种高防护散热功率柜的上层腔体与第二背部进风腔体连通的风道的剖视图；
33.本实施例公开了一种高防护散热功率柜，包括功率柜主体21、第一风扇11、容置于功率柜主体21内的功率模块15、热虹吸热交换器 17、电抗器18、电容、第二风扇16；功率模块15包括功率模块主体及设置于功率模块主体上的热虹吸散热器14，热虹吸散热器14用于给所述功率模块及电容散热，热虹吸热交换器17用于给所述电抗器散热热虹吸散热器14包括第一冷凝器141和第一蒸发器142，热虹吸热交换器17包括第二冷凝器172和第二蒸发器171；
34.第一风扇11设置于功率柜主体21顶部，第二风扇16设置于第二蒸发器171的上部，电容及电抗器18设置于第二蒸发器171下部；
35.第一冷凝器141通过第一管路与第一蒸发器142连接在一起，功率柜主体21内部设置有分隔构件22，分隔构件22将功率柜主体21 形成上层腔体12及下层腔体13，第一冷凝器141位于上层腔体12 内，所述电容、电抗器、第一蒸发器142、第二风扇16及第二蒸发器171设置于下层腔体13内部，第一管路穿过分隔构件22，第一冷凝器141与功率柜主体21顶部内壁所述围成的区域为所述第一冷凝器141的出风腔体，分隔构件22与第一冷凝器141围成的区域为第一冷凝器141的进风腔体；
36.第一风扇11与第一冷凝器141的出风腔体连通；
37.第二蒸发器171和第二冷凝器172通过第二管路连接，第二蒸发器171设置于功率柜主体21内部，第二冷凝器172设置于功率柜主体21背部；
38.功率柜主体21背部设计有第一背部进风腔体19及第二背部进风腔体20，第二冷凝器172的出风口通过第一背部进风腔体19和上层腔体12连通，第一冷凝器141的进风腔体和第二背部进风腔体20连通，第二背部进风腔体20叠层设置于第一背部进风腔体19上，在第二背部进风腔体20与第一冷凝器141相对的位置形成与第一冷凝器 141相匹配的进风风道，进风风道穿过第一背部进风腔体19；
39.从第二背部进风腔体20进入的冷风穿过第一冷凝器141后从第一风扇11流出，第一风扇11的出风处为功率柜主体21的出风口；
40.从第二冷凝器172进入的冷风再经过第一背部进风腔体19进入第一冷凝器141的出风腔体，从第二背部进风腔体20进入的冷风经过第一冷凝器141的进风腔体再进入第二冷凝器172的出风腔体，第二冷凝器172的进风处及第二背部进风腔体20的进风处为所述功率柜主体21的进风口；
41.第一风扇11为将功率柜主体21内的气体吸出外部的风扇；
42.第一管路、第二管路及分隔构件22与功率柜主体21之间形成密闭结构。
43.功率柜主体21的进风口和出风口设置于功率柜主体21的同一面上。
44.第一冷凝器141设置于功率模块主体21上部，第一蒸发器142设置于功率模块主体21下部，第一冷凝器141具有两个进风面，所述两个进风面与第一蒸发器141构成y型结构布局。
45.第一风扇11进风口和第一冷凝器141出风口、第二冷凝器172进风口以及功率柜主体21形成第一散热循环空间，第一冷凝器141进风口、第二背部进风腔体20的进风口及功率
柜主体21形成第二散热循环空间。
46.实施例二
47.请参阅图4，图4为本发明实施例二的一种高防护散热功率柜的整体结构图；
48.本实施例以实施例一为基础，在本实施例中，实施例一的高防护散热功率柜容置于变流器或者变频器中，功率柜主体21的进风口正对所述变流器或者变频器的进风口，功率柜主体21的出风口正对所述变流器或者变频器的出风口。
49.实施例三
50.本实施例以实施例一为基础，在本实施例中，第一冷凝器141设置于功率模块主体21上部，第一蒸发器142设置于所述功率模块主体21下部，第一冷凝器141呈水平方式设置于第一蒸发器142上部。
51.实施例四
52.请参阅图5，图5为本发明实施例四的一种高防护散热功率柜的整体结构图；
53.本实施例以实施例一为基础，在本实施例中，第二蒸发器171和第二冷凝器172均为微通道散热器，第一冷凝器141及第二冷凝器 172均进行耐盐雾电泳处理。
54.实施例五
55.请参阅图6及图7，图6为本发明实施例五的一种高防护散热功率柜的整体结构图，图7为本发明实施例五的一种高防护散热功率柜的左视图。
56.本实施例以实施例一为基础，在本实施例中，第一风扇11设置于功率柜主体21的顶部并容置于功率柜主体21内。
57.该高防护散热功率柜通过在功率柜主体内部设置成两层腔体，两层腔体对功率模块散热器及热虹吸热交换器进行空间分配散热传递，在功率模块散热器及热虹吸热交换器进行空间分配散热传递同时通过与两个背部进风腔体叠层的风道交互设计进行外界热交换，在防盐雾防水高防护同时实现功率柜主体内部的功率模块及电容电抗器的分别散热传导，功率柜主体和外界并没有物质交换，实现ip54防护，适用于海上风电等高腐蚀高盐雾侵蚀环境。
58.应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。