端与第一温度传感器10连接，输出端与微控制器11连接；用于接收第一温度传感器10输出的信号并将该信号进行放大或转换后分别输出至微控制器11 ;第一温度传感器10通常是热电偶型或热电阻型，若第一温度传感器10选用热电偶型，则第一温度传感器10输出的是微弱电位差信号，第一信号转换电路121选用放大电路和冷端补偿电路对电位差进行放大和补偿即可，最终向微控制器11输入的是电压信号；若第一温度传感器10选用热电阻型，则第一温度传感器10输出的是电阻值的变化量，第一信号转换电路121选用电桥电路对阻值变化量以电压变化的形式表现出来，最终向微控制器11输入的也是电压信号；
[0032]第二信号转换电路122,输入端与第二温度传感器20连接，输出端与微控制器11连接；用于接收第二温度传感器20输出的信号并将该信号进行放大或转换后分别输出至微控制器11 ;第二温度传感器20选型与第一温度传感器10相同，第二信号转换电路122也与第一信号转换电路121类似，当第二温度传感器20选用热电偶型，则第二信号转换电路122为放大补偿电路，当第二温度传感器20选用热电阻型，则第二信号转换电路122为电桥电路；
[0033]微控制器11接收第一信号转换电路121输出的电压信号后,对该电压信号进行模数转换，将该电压信号转换为数字信号，并按照预设程序进行计算，最终再进行数模转换后获得电压控制信号，这个电压控制信号就是第一控制信号；
[0034]微控制器11接收第二信号转换电路121输出的电压信号后，对该电压信号进行模数转换，将该电压信号转换为数字信号，并按照预设程序进行计算，输出脉冲宽度调制信号，这个脉冲宽度调制信号就是第二控制信号；微控制器11可采用具有模数转换和数模转换功能的单片机，或采用具有相应功能的芯片；
[0035]可调恒流源电路123，输入端连接微控制器11，输出端连接热电制冷元件22，根据接收到的来自于微控制器11的第一控制信号输出恒定电流，给热电制冷单元22供电使其以一定制冷功率运行；可调恒流源电路用于驱动热电制冷元件，并根据输入的电压控制信号的大小调整电流的大小，从而调整制冷功率；
[0036]电机驱动电路124，输入端连接微控制器11，输出端连接风机24 ;根据接收到的来自于微控制器11的第二控制信号驱动风机21以一定转速运转。电机驱动电路根据微控制器发送的脉宽调制信号，调节风机转速，从而调节流过翅片散热器的风量。可调恒流源电路123采用现有的恒流源电路，电机驱动电路124采用现有的直流电机驱动电路。上述实施例中的第一控制信号是0?5V的电压信号；第二控制信号是脉冲宽度调制信号。
[0037]第一温度传感器10的输入和可调恒流源电路的输出构成了一个闭环控制过程，微控制器内部的控制算法会精准地调节这个过程。
[0038]风机24由测控模块的电机驱动电路124驱动，微控制器11通过输出的脉宽调制信号调节风机24转速，即调节风量。翅片散热器温度过高时，需要提高风量，温度低时可减小风量。这同样是由微控制器11内部算法调节的闭环控制过程。
[0039]上述两个闭环控制过程不仅提高了系统的稳定性和可靠性，而且达到了能源按需分配的目的，保证了系统的节能高效。
[0040]每个测控模块包含四个测控点，分别是导热板21的温度、翅片散热器的温度、风机24转速和可调恒流源电路123的输出电流，这用户可通过中央控制单元1的人机界面13观察。
[0041]本是实施例还提供一种机车电气柜，如图4所包括柜体200和设置在柜体200内的至少一个发热元件100，柜体200上设置有冷却装置，冷却装置为上述任意实施例的机车电气柜冷却装置，每个发热元件100上均设置一个机车电气柜冷却装置中的制冷单元，制冷单元中的导热板21安装在发热元件100上，制冷单元中的热电制冷元件22的冷端22a设置在柜体200内部，热电制冷元件22的热端22b、与热电制冷元件热端22b连接的散热器23以及制冷单元中的风机24均设置在柜体200外部。
[0042]除了热电制冷元件22，不需要电气柜其它部分与外界热交换，因此电气柜柜体200的内部安装有绝热层300。
[0043]每个电气柜仅需一个中央控制单元1，图4假设电气柜内安装了 3个发热元件，故需要三个制冷单元和三个测控模块12。
[0044]参考图4，导热板21和热电制冷元件的冷端22a安装在电气柜内，发热元件100安装在导热板21上，如果发热元件100无法与导热板21良好接触，则需要增加其它导热环节。可根据电气元件的布局，调整制冷单元的位置和数量，从而达到最佳的散热效果。
[0045]参考图1和图4，发热元件100产生的热量传递至导热板21，热电制冷元件冷端22a吸收导热板21的热量，并传递至其热端22b，通过这个过程，柜体200内部的热量被传至外部。热电制冷元件热端22b安装在电气柜外部，其上部的翅片散热器吸收热量后，在风机24的作用下，空气穿过翅片带走热量，从而冷却了热端22b。通过上述两个热传递过程，柜体200内部内部热量被排放到了空气中。
[0046]制冷单元中仅仅导热板和热电制冷元件的冷端安装在电气柜内部，不包含运动部件，减小了电气柜的体积，提高了可维护性，且为电气柜提供了一个良好的运行环境，不影响电气柜内部器件的工况；热电制冷元件可快速将电气柜内的温度降低至环境温度以下，相对于现有技术中的冷却装置，冷却效率和速度均大大提高。
[0047]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种机车电气柜冷却装置，其特征在于，该冷却装置包括中央控制单元和至少一个制冷单元，其中: 所述制冷单元包括安装在电气柜内部发热元件上的导热板、冷端与所述导热板连接的热电制冷元件、与所述热电制冷元件热端连接的散热器和靠近所述散热器设置的风机； 所述导热板上设置有第一温度传感器，所述散热器上设置有第二温度传感器； 所述中央控制单元包括微控制器和数量与所述制冷单元数量相同的测控模块；所述微控制器根据所述第一温度传感器检测到的导热板的温度计算所述发热元件需要的热电制冷元件的制冷功率，输出与所述热电制冷元件制冷功率所对应的第一控制信号，所述测控模块接收该第一控制信号并控制所述制冷单元中的热电制冷元件以第一制冷功率运行；所述微控制器根据第二温度传感器检测到的散热器的温度计算所述散热器需要的风机的转速，输出与所述风机转速所对应的第二控制信号，所述测控模块接收该第二控制信号并控制所述制冷单元中的所述风机以第一转速运转。2.根据权利要求1所述的机车电气柜冷却装置，其特征在于，所述导热板呈C形，所述热电制冷元件的冷端设置在所述导热板的槽口内。3.根据权利要求1或2所述的机车电气柜冷却装置，其特征在于，所述散热器为翅片散热器，所述翅片散热器与翅片背向的一侧与所述热电制冷元件的热端连接。4.根据权利要求3所述的机车电气柜冷却装置，其特征在于，所述测控模块包括: 第一信号转换电路，输入端与第一温度传感器连接，输出端与所述微控制器连接；用于接收第一温度传感器输出的信号并将该信号进行放大或转换后分别输出至所述微控制器； 第二信号转换电路，输入端与第二温度传感器连接，输出端与所述微控制器连接；用于接收第二温度传感器输出的信号并将该信号进行放大或转换后分别输出至所述微控制器； 可调恒流源电路，输入端连接所述微控制器，输出端连接所述热电制冷元件，根据接收到的来自于所述微控制器的第一控制信号输出恒定电流，给所述热电制冷单元供电使其以一定制冷功率运行； 电机驱动电路，输入端连接所述微控制器，输出端连接所述风机；根据接收到的来自于所述微控制器的第二控制信号驱动所述风机以一定转速运转。5.根据权利要求4所述的机车电气柜冷却装置，其特征在于，所述第一控制信号是0?5V的电压信号；所述第二控制信号是脉冲宽度调制信号。6.—种机车电气柜,包括柜体和设置在所述柜体内的至少一个发热兀件，所述柜体上设置有冷却装置，其特征在于，所述冷却装置为上述权利要求1-5任一所述的机车电气柜冷却装置，每个所述发热元件上均设置一个所述机车电气柜冷却装置中的制冷单元，所述制冷单元中的导热板安装在所述发热元件上，所述制冷单元中的热电制冷元件的冷端设置在所述柜体内部，所述热电制冷元件的热端、与所述热电制冷元件热端连接的散热器以及所述制冷单元中的风机均设置在所述柜体外部。
【专利摘要】本发明提供一种机车电气柜冷却装置及机车电气柜，该冷却装置包括中央控制单元和至少一个制冷单元，制冷单元包括导热板、热电制冷元件、散热器和风机；导热板和散热器上均设第一、二温度传感器；中央控制单元包括微控制器和测控模块；微控制器根据第一温度传感器输出第一控制信号，测控模块接收该第一控制信号并控制热电制冷元件以一定制冷功率运行；微控制器根据第二温度传感器输出第二控制信号，测控模块接收该第二控制信号并控制一个制冷单元中的风机以一定转速运转。本发明冷却效果较好；减小了电气柜的体积，提高了可维护性，可快速将电气柜内的温度降低至环境温度以下，冷却效率和速度均大大提高。
【IPC分类】H05K7/20, G05D23/20
【公开号】CN105407684
【申请号】CN201410339602
【发明人】邓然, 王延超, 鲁振山
【申请人】中车大连电力牵引研发中心有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2014年7月16日