专利名称：一种变频器冷却系统的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及变频器，尤其涉及一种变频器的冷却系统。
背景技术：
变频器在运行过程中产生热量，如果不能将变频器产生的热量及时带走，则由于 热量积累，会导致变频器所处的周围环境逐渐升高，最终导致变频器自身过热保护而跳闸， 危及设备及生产安全。另外过高的运行环境温度还会加速器件的老化，缩短变压器的使用 寿命。因此，为保证变频器安全可靠的运行，现有的变频器，如风力涡轮机变频器一般都具 有冷却系统，以将变频器散失的热量及时带走。现有的变频器冷却系统，例如图1所示的2MW(兆瓦)风力涡轮机变频器的冷却系 统，包括两个分立的冷却系统液体冷却系统(未示出)和气体冷却系统，其中液体冷却系 统用于冷却变频器的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型功率管) 模块，气体冷却系统用于冷却变频器的其余部分的组件，同时也参与冷却IGBT模块。该气 体冷却系统包括位于变频器机箱100内部的内部风扇以及位于变频器机箱外部的热交换 器120，热交换器通过机箱上的气流入口和气流出口与机箱内部相通，以使内部风扇产生的 气流由机箱上的气体出口出来后流经热交换器并再通过气体入口回到机箱内部，从而形成 气体循环回路。为了向热交换器提供不同方向上气流的热量交换，该气体冷却系统还安装 了一个外部风扇111，可设置在热交换器外部的壳体上。在2MW风力涡轮机中，电网的母线 部分也是由安装在变频器上的气体冷却器冷却。图2为图1对应的气体冷却系统在机箱内 部的冷却气流示意图，图2中，位于区域3的内部风扇211产生的气流通过与母线区域7之 间隔板的孔吹向母线区域7，以带走母线部分产生的热量，气流经母线区域7再流向区域1 和2，并进一步流向区域4，最后通过气流出口 5吹出。在实际应用中，上述气体冷却系统对 于被冷却的组件来说并不太够用，即并不能保证组件在变频器中较长时间保持一个合适的 温度，从而可能导致涡轮的关闭。因此需要提高现有的变频器冷却系统的冷却效率。
实用新型内容本实用新型提供一种变频器冷却系统，以克服现有的变频器冷却系统冷却效率不 高的缺点。本实用新型的一个实施例中，所述变频器冷却系统包括液体冷却系统及气体冷却 系统，所述气体冷却系统包括内部风扇，设置于变频器机箱的内部；气流引导通道，设置 在机箱内预先分隔的区域中两相邻区域之间；以及热交换器，设置于变频器机箱外部，包括 第一进气口和第一出气口，该第一进气口和第一出气口分别通过机箱上的气流入口和气流 出口与机箱内部相通；其中所述内部风扇吹出的气流通过所述气流引导通道到达各区域， 并经过所述热交换器，然后进入机箱内部，形成气体循环回路。所述气流引导通道例如可通过在所述两相邻区域之间的分隔板上设置通孔而形成。所述气体冷却系统还可包括至少一个外部风扇，设置于所述变频器机箱外部，用 于向所述热交换器提供与内部风扇所提供的气流不同方向的气流。所述外部风扇可为离心式交流风扇、轴向交流风扇或者直流风扇。所述液体冷却系统可包括至少一根冷却管，所述至少一根冷却管贯穿所述变频器 机箱中的至少一个待冷却器件(例如IGBT模块)。所述变频器冷却系统还可包括液体预热器，该液体预热器连接在所述液体冷却系 统的所述至少一根冷却管的共用的进液导管上，用于加热冷却管中的液体。所述液体预热器设置在变频器机箱外部、所述热交换器的一侧位置。所述变频器冷却系统还可包括分流管，设置在所述液体预热器内部或者与所述 液体预热器并行设置在所述共用的进液导管上，用于调节冷却管中液体的温度。所述变频器冷却系统还可包括空气过滤器，设置在变频器机箱外部以及所述热 交换器的顶部。本实用新型实施例中通过对现有的气体冷却系统的气流进行改道，提高了冷却的 效率。
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 描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新 型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1为现有的具有冷却系统的变频器示意图；图2为现有的气体冷却系统中机箱内气流的路径示意图；图3为根据本实用新型实施例的气体冷却系统中机箱内气流的路径示意图；图4为根据本实用新型一实施例的变频器冷却系统的立体示意图；图5为根据本实用新型一实施例的气体冷却系统的部分结构的示意图；图6为根据本实用新型另一实施例的变频器冷却系统的立体示意图；图7为根据本实用新型一实施例的气体冷却系统的侧视图；图8为根据本实用新型另一实施例的气体冷却系统的侧视图；图9为根据本实用新型另一实施例的气体冷却系统的侧视图；图10为根据本实用新型实施例的液体冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
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前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型实施例中，将靠近变频器设置的母线部分与变频器分离(shut of)，取 消对靠近变频器的母线部分的冷却，从而对机箱中的气流进行改道，通过对机箱中的气流
4进行改道来提高冷却效率。图3为本实施例的改道后机箱内气流的路径示意图，图3中空 气将从内部风扇直接经过变频器内部的区域3-2-1-4。为了引导来自内部风扇的气流到达机箱内预定区域，本实用新型中的气体冷却系 统在机箱内预先分隔的区域中的两相邻区域之间设置了气流引导通道。具体地，该气流引 导通道可通过在所述两相邻区域之间的分隔板上设置通孔而形成。例如，为了引导来自内 部风扇的气流到达区域2和区域1，区域2和区域1之间的分割板设置了大的通孔。同样， 区域3和区域2之间的分割板也设置了大的通孔。可选地，所述通孔上可设置有护手板，由 护手板盖住。为了切断吹向靠近变频器的部件(如母线)的气流，本实用新型的实施例中由不 带通孔的侧板来代替现有气体冷却系统中带通孔的侧板。本实施例中，变频器冷却系统仍然包括液体冷却系统及气体冷却系统，而气体冷 却系统包括设置于变频器机箱内部的内部风扇，设置在机箱内预先分隔的区域中两相邻 区域之间的气流引导通道，以及设置于变频器机箱外部(如机箱的后部)的热交换器。所 述热交换器包括第一进气口和第一出气口，该第一进气口和第一出气口分别通过机箱上的 气流入口和气流出口与机箱内部相通；其中所述内部风扇吹出的气流通过所述气流引导通 道到达各区域，并经过所述热交换器，然后进入机箱内部，形成气体循环回路。采用本实用 新型的气体冷却系统对机箱内的气流进行改道后，增加了气流强度，提高了冷却的效率。如上结构的变频器冷却系统不仅可用于2兆瓦风力涡轮机的变频器中，同样可以 应用于3兆瓦风力涡轮机的变频器中及其它功率的风力涡轮机变频器中。为了向热交换器提供与内部风扇所提供的气流不同方向的气流，该气体冷却系统 还在热交换器外部的壳体上安装了一个外部风扇。图4所示为本实施例的变频器冷却系统 的立体示意图。图4中，标号300、310、311分别表示变频器机箱、热交换器以及外部风扇。图5中展示了气体冷却系统的机箱外部部分的结构，附图标号312、313分别表示 热交换器和热交换器外部的壳体。图中箭头314和316，以及箭头315和317分别表示内部 风扇和外部风扇带来的气流流向。本实用新型中，可以仅改进气体冷却系统的气流引导通道，而对热交换器、外部风 扇等其他组件仍采用与现有变频器冷却系统相同的组件，例如热交换器和外部风扇可分别 采用现有2MW风力涡轮机变频器的冷却系统中的热交换器和外部风扇。在这种情况下，已 经通过对变频器进行气氛测试，证明了摆脱(shut of)母线部分后，气体冷却系统的冷却能 力有了充分的改善，从而变得足够，可以满足机箱中各种组件的冷却需求。例如，在热交换器和外部风扇分别采用现有2MW风力涡轮机的变频器冷却系统中 的热交换器和外部风扇的情况下，变频器后面的迂回进路的宽度例如为410mm，如图7所 示。此时，采用的外部风扇为轴向交流(AC)风扇。在本实用新型一实施例中，可进一步对外部风扇进行改进，可采用具有更高的风 力的离心式交流风扇代替轴向交流风扇。在本实用新型另一实施例中，可进一步对外部风扇进行改进，可采用一个或多个 轴向直流风扇代替轴向交流风扇，如图6所示，为采用了 3个轴向直流风扇611，此处3个仅 为举例，也可以为其它数目。此时，气体冷却系统还要相应增加一个或更多个提供直流电的 电源。[0039]本实用新型另一实施例中，还可将应用于2MW风力涡轮机的变频器的热交换器替 换为3MW风力涡轮机的变频器冷却系统中的热交换器。此时，变频器后面的迂回进路的宽 度可变为390mm。本实用新型另一实施例中，还可将热交换器和外部风扇分别替换为3MW风力涡轮 机的变频器中的热交换器和合适电压的外部风扇。此时，外部风扇例如可为离心式交流风 扇711，具有更高的风力。变频器后面的迂回进路的宽度会减少，例如相对于410mm可减少 130mm，变为280mm，如图9所示。这种情况下，安全性相对较低。本实用新型另一实施例中，还可将热交换器替换为3MW风力涡轮机的变频器中的 热交换器，而将采用交流电的外部风扇以多个(如三个)较小的轴向直流风扇(如采用24V 额定电压的直流风扇)611代替。此时，变频器后面的迂回进路的宽度可变为390mm，如图8 所示。从设计上，采用多个小的轴向直流风扇相对于一个轴向交流风扇更适于对3MW风力 涡轮机的变频器中的热交换器的热交换。若外部风扇采用轴向直流风扇，则气体冷却系统 还要相应增加一个或更多个提供直流电的电源。本实用新型另一实施例中，只要变频器背面有足够的空间，还可将外部风扇替换 为与内部风扇相同的风扇。以上仅为举例，基于上述结构所做的任意变形和组合，均应涵盖在本实用新型的 保护范围内。已经通过对变频器进行气氛测试证明了具有上述各种结构的气体冷却系统的冷 却能力足以满足机箱中各种组件的冷却需求。下面对本实用新型的液体冷却系统进行说明。图10所示为根据本实用新型实施例的液体冷却系统的结构示意图。变频器内部 的液体冷却系统包括冷却管，可通过3根独立的冷却管610贯穿变频器内部的一个或更多 个(图中为9个)IGBT模块。变频器内部的冷却管中装有来自冷却单元的冷却液体，其中 冷却单元可远离变频器，与变频器分开设置。所述冷却液体例如可为液体为水和乙二醇 (50/50)。冷却液体从进液管600进入冷却管610，并从出液管612流出。在实际设置中，进 液管和出液管可以通过变频器机箱预留的同一个孔引出，引出部分可见图3中的340。当变频器在低温的四周环境中停止一段时间后再启动涡轮，变频器中温度会过 低。当组件的温度低于o°c—些组件就不能电启动。另外，如果利用很低的液体温度来冷却 IGBT模块，IGBT模块会导致不良的热应力。再有，在变频器处于相对湿度大于85%的环境 时，出于安全考虑，变频器上便不能施加电力。为了避免不良的热应力和变频器的关闭，本实用新型实施例的变频器冷却系统中 还可设置有一液体预热器320，该液体预热器设置在变频器的冷却回路中，用来在发动涡轮 之前加热冷却管中的液体，以使液体的温度高于开关板中的四周空气温度。例如，液体预热 器可连接在液体冷却系统的冷却管的共用的进液导管上。液体预热器可在冷却液体的温度 低于30°C时从开始点提高热体温度5°C，在此，30°C和5°C仅用于举例，而非用于限制本实 用新型。预热器可设置在变频器的背面，靠近气体对气体冷却系统(如设置在所述散热器 的一侧位置)，由软管和变频器内部的导管连接。预热器的具体结构可与3MW风力涡轮机的 变频器中预热器的结构相同。[0050]通过设置预热器，避免了变频器的关闭，保证了在变频器中不会出现由于过高的 初始相对空气湿度引起的空气中湿气的凝结。在本实用新型另一实施例中，变频器冷却系统还可包括分流管，用于对冷却管中 的液体进行分流，以使液体预热器仅对部分液体进行加热。分流后的部分液体进行加热后， 重新汇集到冷却管，从而可调节冷却管中液体的温度。该分流管可设置在所述液体预热器 内部或者与所述液体预热器并行设置在所述共用的进液导管上。另，本实用新型实施例中，所述系统还可设置有空气过滤器330，现有冷却系统中 的空气过滤器120设置在空气冷却系统的一侧(如图1)。本实施例中，空气过滤器330设 置在空气冷却系统310的顶部，从而为与空气冷却系统邻近的预热器腾出空间。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本 实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种变频器冷却系统，该系统包括液体冷却系统及气体冷却系统，其特征在于，所述气体冷却系统包括内部风扇，设置于变频器机箱的内部；气流引导通道，设置在机箱内预先分隔的区域中两相邻区域之间；以及热交换器，设置于变频器机箱外部，包括第一进气口和第一出气口，该第一进气口和第一出气口分别通过机箱上的气流入口和气流出口与机箱内部相通；其中所述内部风扇吹出的气流通过所述气流引导通道到达各区域，并经过所述热交换器，然后进入机箱内部，形成气体循环回路。
2.根据权利要求1所述的变频器冷却系统，其特征在于所述气流引导通道通过在所述两相邻区域之间的分隔板上设置通孔而形成。
3.根据权利要求1所述的变频器冷却系统，其特征在于，所述气体冷却系统还包括 至少一个外部风扇，设置于所述变频器机箱外部，用于向所述热交换器提供与内部风扇所提供的气流不同方向的气流。
4.根据权利要求3所述的变频器冷却系统，其特征在于 所述外部风扇为离心式交流风扇、轴向交流风扇或者直流风扇。
5.根据权利要求1所述的变频器冷却系统，其特征在于所述液体冷却系统包括至少一根冷却管，所述至少一根冷却管贯穿所述变频器机箱中 的至少一个待冷却器件。
6.根据权利要求5所述的变频器冷却系统，其特征在于 所述待冷却器件为绝缘栅双极型功率管模块。
7.根据权利要求5所述的变频器冷却系统，其特征在于，该变频器冷却系统还包括 液体预热器，该液体预热器连接在所述液体冷却系统的所述至少一根冷却管的共用的进液导管上，用于加热冷却管中的液体。
8.根据权利要求7所述的变频器冷却系统，其特征在于所述液体预热器设置在变频器机箱外部、所述热交换器的一侧位置。
9.根据权利要求7所述的变频器冷却系统，其特征在于，该变频器冷却系统还包括 设置在所述液体预热器内部或者与所述液体预热器并行设置在所述共用的进液导管上的分流管，用于调节冷却管中液体的温度。
10.根据权利要求1所述的变频器冷却系统，其特征在于，该变频器冷却系统还包括 空气过滤器，设置在变频器机箱外部以及所述热交换器的顶部。
专利摘要本实用新型提供一种变频器冷却系统，该系统包括液体冷却系统及气体冷却系统，所述气体冷却系统包括内部风扇，设置于变频器机箱的内部；气流引导通道，设置在机箱内预先分隔的区域中两相邻区域之间；以及热交换器，设置于变频器机箱外部，包括第一进气口和第一出气口，该第一进气口和第一出气口分别通过机箱上的气流入口和气流出口与机箱内部相通；其中所述内部风扇吹出的气流通过所述气流引导通道到达各区域，并于经过所述热交换器后进入机箱内部，从而形成气体循环回路。本实用新型实施例中通过对现有的气体冷却系统的气流进行改道，提高了冷却的效率。
文档编号H02M1/00GK201590751SQ20092027463
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者彼得·C·克努森, 耶斯佩·内瓦德 申请人:维斯塔斯风力系统有限公司