專利名稱：用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高壓變頻設備的配套裝置，確切地說，涉及一種用于高壓 變頻器功率單元拒、變壓器拒或其它高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，屬于電力 電子設備技術領域。
背景技術：
伴隨著微電子學、電力電子技術、電子計算機技術和自動控制理論的發(fā)展， 變頻技術已經(jīng)進入了一個嶄新的時代，不僅在許多領域獲得了廣泛應用，而且 還在日新月異地迅速發(fā)展。
眾所周知，變頻技術的實質是把直流電逆變成交流電、或是把交流電變成
直流電后再逆變成不同頻率的交流電、或是^巴直流電變成交流電再把交流電變
成直流電。在這些變化中，通常只是頻率發(fā)生變化。高壓變頻器就是一種利用 半導體功率器件的高速開關作用將工頻電源變換為頻率可調的電能變換裝置。
由于電力電子功率器件在不斷進行的高速開啟和關閉過程中，使得其半導體材 料的結溫迅速上升。為此，電力電子功率器件組成的變頻設備部件通常都配設 有散熱片，并在高壓變頻器內設有風冷通道，使得這些由電力電子功率器件組 成的變頻設備部件能夠得到有效的散熱而降溫。參見圖l所示的高壓變頻器中
的主要部件-功率單元的外觀圖，在功率單元機殼A內的一側就設有供空氣流 通的散熱風冷通道B (圖示為該通道的進風口 )，利用流動的空氣與安裝有功率 器件的散熱片進行熱交換來降低器件的工作溫度。
現(xiàn)在，高壓變頻設備已經(jīng)在國民經(jīng)濟的許多領域(例如水泥、化工、石油、 冶金、發(fā)電、煤礦等不同行業(yè))得到了廣泛應用，并發(fā)揮著越來越重要的作用。
由于電力電子功率器件的溫度升高、發(fā)熱，使得高壓變頻器功率單元拒通 常約有2%的功率熱損耗。尤其對于大功率的高壓變頻器功率單元拒來說，這種因為功率器件發(fā)熱而造成的損失就更加可觀和嚴重了 。
由于電力電子功率器件處于正常工作時的殼體溫度應該不超過85。C,這就 要求高壓變頻設備的拒體內部溫度必須在65。C以下，這樣才能保證高壓變頻設 備處于正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
下面分別介紹兩種高壓變頻設備(高壓變頻器功率單元拒和變壓器拒)現(xiàn) 在釆用的解決功率器件散熱的兩種傳統(tǒng)方法。
參見圖2,介紹高壓變頻器功率單元拒的散熱風冷通道中的空氣與拒體外 部的空氣進行循環(huán)流動的過程冷空氣經(jīng)由防塵網(wǎng)4進入功率單元拒3的拒體 內，又經(jīng)由功率單元2的散熱風冷通道B與安裝有功率電子器件的功率單元2 的部件一散熱器進行熱交換而變成熱空氣，再由功率單元拒3頂側安裝的風機 1的驅動，使得該熱空氣經(jīng)過柜體的密封腔5和風道出口 6排出單元拒的拒體 外側。風道出口 6可直接安裝在室外，或者就安裝在室內。通常，解決小功率 高壓變頻器單元柜的散熱問題就是采用這種傳統(tǒng)方式，而且，其風道出口6可 以選擇上述兩種結構中的任意一種。
高壓變頻器使用的干式變壓器根據(jù)其容量的不同，也有大約1.5~3.5%的 功率熱損耗。對于大功率的高壓變頻器的變壓器拒來說，這種熱損耗損失所造 成的發(fā)熱問題也是相當嚴重的，而且它還會對與其相配合工作的功率單元拒的 溫升有直接影響。這就要求技術人員必須解決變壓器拒的散熱問題。
參見圖3,介紹高壓變頻器變壓器拒的散熱問題的解決方法，它也是采用 拒體內部對變壓器進行冷卻的冷空氣與拒體外部的空氣進行循環(huán)流動，其過程 如下冷空氣經(jīng)由拒體下側的防塵網(wǎng)4進入變壓器拒7的拒體內，并在變壓器 拒7的拒體內與變壓器8進行熱交換而變成熱空氣，但是在變壓器8下側的送 風風機9和變壓器拒7的頂側安裝的風機1的共同驅動下，該熱空氣經(jīng)過根體 7頂部的風道6排出變壓器拒7的拒體外側。風道6的出口有的直接安裝在室 外，也有的就安裝在室內。通常，解決小功率高壓變頻器變壓器拒的散熱問題 也是采用這種傳統(tǒng)方式，而且，其風道6出口同樣選擇上述兩種結構中的任意 一種。由于高壓變頻器大都用于水泥、鋼鐵、化工、電廠、煤礦等環(huán)境污染嚴重 的行業(yè)，上述解決高壓變頻設備散熱問題的傳統(tǒng)方式就呈現(xiàn)如下不利因素
在機柜的拒門上增設防塵網(wǎng)，自然會增加產(chǎn)品設計、加工和裝配工藝、使
用和維修等的工作量。如果將風道6的出口直通室外，則車間內的空氣不能循
環(huán)利用，送入機拒內的冷空氣就需要源源不斷地由外界環(huán)境中的空氣來補充， 由于重化工產(chǎn)業(yè)周圍環(huán)境的空氣中彌漫著灰塵、沙土和微小顆粒，這樣就會對 設備造成比較大的污染。而且，因為不斷地將車間內的空氣經(jīng)由機拒排到室外， 使得密閉的車間存在負壓，這就使得車間的門窗很難打開。為了避免發(fā)生這種 情況，高壓變頻設備的安裝環(huán)境就不能處于密封狀態(tài)，這樣也會造成上述帶有 塵埃、沙土的空氣進入機柜內，影響電子器件的使用壽命。
如果將風道6的出口安裝在室內，這樣從單元柜或變壓器拒排出的熱風就 會使得車間內的空氣溫度比較高，這種熱空氣又被送到機拒內，就不能實現(xiàn)充 分的熱交換和冷卻作用。此時，為了降低車間內的溫度，通常采用設置空調機 組來降低室溫，造成基建投資和使用成本的提高。
另外，高壓變頻器的功率單元柜還有一種解決散熱問題的方式是采用水冷。 但是，水冷方式也有其不利之處因為有上下水的管道安裝在功率單元附近， 造成功率單元的電源插拔甚不方便；還存在管道漏水的嚴重隱患，操作起來也 很不便利。再者，高壓變頻設備的運轉會使冷卻水發(fā)生電離而產(chǎn)生很多離子， 為了保障設備電氣絕緣和人身的安全，水離子吸附器裝置就成為必須添加的附 屬裝置，如此一來，成本也就提高，且安裝、維護也比較繁瑣。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置， 該裝置不僅能夠解決高壓變頻設備現(xiàn)有的散熱技術存在的各種缺陷或問題，而 且結構簡單、實用，制造、使用和維護的成本低廉，并且不會污染周圍環(huán)境，
也有利于保護高壓變頻設備，延長其電子器件的使用壽命，功效顯著。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，包括需要對其拒內的發(fā)熱構件進行冷卻處理的高壓變頻設備拒；其特征在于 該裝置還包括下述部件藉由其盤狀管道中的水對熱空氣進行隔離冷卻的熱交 換拒，用于將高壓變頻設備拒排出的熱空氣送入熱交換拒的進風口的進風連接 通道，以及將熱交換拒排出的冷空氣送入高壓變頻設備拒的進風口的出風連接 通道；所述高壓變頻設備拒和熱交換拒的拒內空間經(jīng)由所述進風、出風兩個連 接通道構成一個冷熱空氣循環(huán)流動的密封空間。 所述高壓變頻設備拒是功率單元柜、變壓器拒。
所述功率單元拒的結構組成是在機拒內排列、重疊放置有多個設有冷卻 散熱風道的功率單元，機拒的拒門關閉后，拒內呈密封狀態(tài)并設有密封腔；安 裝在拒體頂側的風機，能夠將流經(jīng)各個功率單元散熱風道、并匯總于密封腔中 的熱空氣進行增壓后，送入連接功率單元拒與熱交換拒的進風管道，最后進入 熱交換柜。
所述變壓器拒的結構組成是在機拒內安設其下側帶有冷卻風機的干式變 壓器，機拒的拒門關閉后，拒內呈密封狀態(tài)；安裝在拒體頂側的風機，能夠將 流經(jīng)變壓器的線圈表面和周圍空隙進行熱交換而變成的熱空氣進行增壓后，送 入連接變壓器拒與熱交換拒的進風管道，最后進入熱交換柜。
所述熱交換拒的結構組成是在機拒內設置有自上而下的盤狀銅質水管， 該水管貫穿、緊貼安裝有柵欄狀散熱片，所述水管的進水口和回水口分別設置 在拒體外側的下側和上側，機拒的頂部和下側或底部分別設有進風口和出風口 ； 當熱空氣自上而下貫穿經(jīng)過散熱片的同時，低溫水由進水口流經(jīng)銅質水管后， 再由回水管流出的過程中，吸收熱空氣的熱量而完成熱交換。
所述循環(huán)冷風裝置構成的密封空間中循環(huán)流動的進行熱交換的空氣能夠保 持其潔凈度、不受外界環(huán)境污染。
本發(fā)明是一種用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，該裝置充分利用現(xiàn)有高 壓變頻設備的散熱途徑，無須對現(xiàn)有的高壓變頻設備進行大規(guī)模的技術改造(實 質上，本發(fā)明裝置可以對單元拒等高壓變頻設備的結構起到精簡作用)，只要將 傳統(tǒng)的高壓變頻設備帶防塵網(wǎng)的拒門改為密封門，再配置一個熱交換柜和兩個通風連接管道，就能夠較好地解決了現(xiàn)有的各種高壓變頻設備在散熱技術上的 各種缺陷，該裝置結構簡單、實用，制造、使用和維護的成本低廉，該裝置的 運行既不會受到其主要運用場合-重化工行業(yè)環(huán)境污染的影響，也不會對周圍 環(huán)境產(chǎn)生新的污染，有利于保護高壓變頻設備，延長其電子器件的使用壽命， 熱交換拒的高溫水可以進行能源綜合利用，功效顯著。因此，本發(fā)明裝置具有 很好的推廣應用前景。
附閨說明
圖l是高壓變頻器的主要部件-功率單元的外觀圖。 圖2是高壓變頻器單元拒的結構組成示意圖。 圖3是高壓變頻器變壓器拒的結構組成示意圖。
圖4是本發(fā)明裝置用于高壓變頻器單元拒時的實施例結構組成示意圖。 圖5是本發(fā)明裝置用于高壓變頻器變壓器拒時的實施例結構組成示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖
對本發(fā)明作 進一步的詳細描述。
參見圖4,介紹本發(fā)明的一實施例-用于高壓變頻器單元拒的循環(huán)冷風 裝置的結構組成。該裝置包括有四個部件需要對其拒內的發(fā)熱構件進行冷 卻處理的高壓變頻器單元拒3,藉由其盤狀管道中的冷水對熱空氣進行隔離 冷卻的熱交換拒12，用于將高壓變頻器單元拒排出的熱空氣送入熱交換拒 的進風口的進風連接通道10,以及將熱交換拒排出的冷空氣送入高壓變頻 器單元拒的進風口的出風連接通道11;其中高壓變頻器單元柜3和熱交換 拒12的拒內空間經(jīng)由進風、出風兩個連接通道IO、 ll構成一個冷熱空氣循 環(huán)流動的密封空間。
本發(fā)明中的高壓變頻器單元拒基本保持原來的結構在機拒內排列、重疊 放置有多個設有冷卻散熱風道的功率單元2，原來機拒上的防塵過濾網(wǎng)4被精簡而制成密封門，只要關閉拒門后，拒內就呈密封狀態(tài)。安裝在拒體頂側的風
機1，用于將流經(jīng)各個功率單元2的散熱風道B并匯總于密封腔5中的熱空氣 進行增壓后，送入連接功率單元拒3與熱交換拒12的進風管道10，最后進入 熱交換拒12。
在熱交換拒12內設有自上而下的盤狀銅質水管13，該水管貫穿、緊貼安 裝有柵欄狀散熱片14，該水管的進水口 16和回水口 15分別設置在拒體外側的 下側和上側(誠然，進水口和回水口的安裝位置也可以設置在其它地方)，當熱 空氣從機拒的頂部的進風口自上而下貫穿經(jīng)過散熱片的同時，低溫水由進水口 16流經(jīng)銅質水管13后，再從回水管15流出的過程中，吸收熱空氣的熱量并使 其冷卻而完成熱交換。冷卻后的空氣從熱交換拒12底部的出風口排出后，再經(jīng) 由出風管道11返回單元拒的底側，又開始對功率單元2進行風冷。
本發(fā)明裝置的工作機理是進入單元拒3的冷空氣穿過功率單元2的散熱 器風道后，變成的熱空氣匯總于密封腔5中。再利用單元拒3頂部的風機1將 位于密封腔5中的熱空氣增壓后，送入連接單元拒3與熱交換拒12的進風管道 10,最后進入熱交換拒12。此時的熱空氣開始自上而下穿過穿有銅質水管13 的散熱片14，再由回風管道ll重新進入單元拒3。由于外界的低溫水通過進水 口 16進入熱交換拒12,再經(jīng)過穿有散熱片14的銅質水管13,最后/人回水口 15流出熱交換拒。而在熱空氣自上而下穿過散熱片14的同時，低溫水則由進 水口 16流經(jīng)水管13后，從回水口 15流出，完成熱交換過程即進入熱交換拒 的冷水在銅管13中吸收了熱空氣的熱量，從回水口排出熱交換拒12;由單元 柜3排出的熱空氣則降溫成為冷空氣，又返回進入單元拒3。如此不斷循環(huán)反 復操作，就將功率單元2的熱量藉由空氣與水進行熱交換而不斷循環(huán)帶走。解 決了功率單元中的功率電子器件的散熱問題，對功率單元2起到冷卻作用。
參見圖5，介紹本發(fā)明另一實施例-用于高壓變頻器變壓器拒的循環(huán)冷 風裝置的結構組成。該裝置也包括有四個部件需要對其拒內的發(fā)熱構件-干式變壓器8進行冷卻處理的高壓變頻器變壓器拒7，藉由其盤狀管道中的 冷水對熱空氣進行隔離冷卻的熱交換拒12,用于將高壓變頻器變壓器拒排出的熱空氣送入熱交換拒的進風口的進風連接通道10，以及將熱交換拒排
出的冷空氣送入高壓變頻器變壓器拒7的進風口的出風連接通道11。其中 高壓變頻器變壓器拒7和熱交換拒12的拒內空間經(jīng)由進風、出風兩個連接 通道10、 11構成一個冷熱空氣循環(huán)流動的密封空間。
可以看出，兩個實施例的結構基本相同，主要區(qū)別是不同的高壓變頻設備。 因此，下面簡要說明第二實施例中的變壓器拒7的結構組成在機拒內安設其 下側帶有冷卻風機9的干式變壓器8,原來機拒上的防塵過濾網(wǎng)4被精簡而制 成密封門，只要關閉拒門后，拒內就呈密封狀態(tài)。安裝在拒體頂側的風機l用 于將流經(jīng)變壓器8的線圈表面和周圍空隙進行熱交換而變成的熱空氣進行增壓 后，送入連接變壓器拒7與熱交換拒12的進風管道10,再進入熱交換拒12。
同樣地，在該熱交換拒12內設置有自上而下的盤狀銅質水管13，該水管 貫穿、緊貼安裝有柵欄狀散熱片14，該水管的進水口 16和回水口 15分別設置 在拒體外側的下側和上側，當熱空氣從機拒的頂部的進風口自上而下貫穿經(jīng)過 散熱片的同時，低溫水由進水口 16流經(jīng)銅質水管13后，再從回水管15流出的 過程中，吸收熱空氣的熱量、并使其冷卻而完成熱交換。冷卻后的空氣從熱交 換拒12底部的出風口排出后，再經(jīng)由出風管道11返回變壓器拒7的底側，又 開始對變壓器8進行風冷處理。
該裝置的工作機理是進入變壓器拒7的冷空氣經(jīng)由其中送風機9穿過變 壓器8的線圈表面及周邊后，變成熱空氣并匯聚于密封拒體內的上空，變壓器 拒7頂側的風機1又將這些熱空氣增壓后，進入連接變壓器拒7與熱交換拒12 的進風管道IO，最后進入熱交換拒12。該熱空氣進入熱交換拒12后，開始自 上而下穿過貫穿有銅質水管13的散熱片14,再由回風管道11重新進入變壓器 拒7。由于外界的低溫水通過進水口 16進入熱交換拒12,再經(jīng)過穿有散熱片 14的銅質水管13，最后從回水口 15流出熱交換拒12。在熱空氣自上而下穿過 散熱片14的同時，低溫水由進水口 16流經(jīng)水管13后，從回水口 15流出，完 成熱交換過程即進入熱交換拒的冷水在銅管13中吸收了熱空氣的熱量，由回 水口排出熱交換拒12;由變壓器拒7排出的熱空氣則降溫成為冷空氣，最后返進入變壓器拒7。如此不斷循環(huán)反復操作，將變壓器8的熱量藉由空氣與水進 行熱交換而不斷循環(huán)帶走，解決了變壓器的熱損耗問題，對變壓器拒起到冷卻 作用。
權利要求
1、一種用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，包括需要對其柜內的發(fā)熱構件進行冷卻處理的高壓變頻設備柜；其特征在于該裝置還包括下述部件藉由其盤狀管道中的水對熱空氣進行隔離冷卻的熱交換柜，用于將高壓變頻設備柜排出的熱空氣送入熱交換柜的進風口的進風連接通道，以及將熱交換柜排出的冷空氣送入高壓變頻設備柜的進風口的出風連接通道；所述高壓變頻設備柜和熱交換柜的柜內空間經(jīng)由所述進風、出風兩個連接通道構成一個冷熱空氣循環(huán)流動的密封空間。
2、 根據(jù)權利要求1所述的用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，其特征在于 所述高壓變頻設備拒是功率單元拒、變壓器拒。
3、 根據(jù)權利要求2所述的用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，其特征在于， 所述功率單元拒的結構組成是在機拒內排列、重疊放置有多個設有冷卻散熱 風道的功率單元，機拒的拒門關閉后，拒內呈密封狀態(tài)并設有密封腔；安裝在 拒體頂側的風機，能夠將流經(jīng)各個功率單元散熱風道、并匯總于密封腔中的熱 空氣進行增壓后，送入連接功率單元拒與熱交換拒的進風管道，最后進入熱交 換拒。
4、 根據(jù)權利要求2所述的用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，其特征在于， 所述變壓器拒的結構組成是在機拒內安設其下側帶有冷卻風機的干式變壓器， 機拒的拒門關閉后，拒內呈密封狀態(tài)；安裝在拒體頂側的風機，能夠將流經(jīng)變 壓器的線圈表面和周圍空隙進行熱交換而變成的熱空氣進行增壓后，送入連接 變壓器拒與熱交換拒的進風管道，最后進入熱交換拒。
5、 根據(jù)權利要求1所述的用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，其特征在于， 所述熱交換拒的結構組成是在機拒內設置有自上而下的盤狀銅質水管，該水 管貫穿、緊貼安裝有柵欄狀散熱片，所述水管的進水口和回水口分別設置在拒 體外側的下側和上側，機拒的頂部和下側或底部分別設有進風口和出風口；當 熱空氣自上而下貫穿經(jīng)過散熱片的同時，低溫水由進水口流經(jīng)銅質水管后，再由回水管流出的過程中，吸收熱空氣的熱量而完成熱交換。
6、根據(jù)權利要求1所述的用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，其特征在于所述循環(huán)冷風裝置構成的密封空間中循環(huán)流動的進行熱交換的空氣能夠保持其 潔凈度、不受外界環(huán)境污染。
全文摘要
一種用于高壓變頻設備的循環(huán)冷風裝置，包括要對其柜內發(fā)熱構件進行冷卻處理的高壓變頻設備柜，藉由其盤狀管道中的水對熱空氣進行隔離冷卻的熱交換柜，用于將高壓變頻設備柜排出的熱空氣送入熱交換柜的進風口的進風連接通道，以及將熱交換柜排出的冷空氣送入高壓變頻設備柜的進風口的出風連接通道；所述高壓變頻設備柜和熱交換柜的柜內空間經(jīng)由該進風、出風兩個連接通道構成一個冷熱空氣循環(huán)流動的密封空間。該裝置只要將傳統(tǒng)高壓變頻設備的柜門改為密封門，再配置一個熱交換柜和兩個通風管道，就能較好地解決了現(xiàn)有各種高壓變頻設備在散熱技術上的各種缺陷，裝置結構簡單、實用，制造、使用和維護的成本低廉，能夠延長設備使用壽命，功效顯著。
文檔編號H01F27/08GK101299571SQ200810102008
公開日2008年11月5日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權日2008年3月14日
發(fā)明者張宏英 申請人:北京合康億盛科技有限公司