本實(shí)用新型涉及高壓變頻器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水冷高壓變頻器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器作為智能電控系統(tǒng)的重要組成部分，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如電力、水利、石化、冶金等行業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

我國(guó)工業(yè)化的快速發(fā)展促進(jìn)了電動(dòng)機(jī)制造與應(yīng)用向高壓大功率方向發(fā)展，大功率級(jí)聯(lián)型高壓變頻器用以拖動(dòng)高壓大功率電機(jī)，在核電、石化、冶金行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。大功率電機(jī)往往是相應(yīng)行業(yè)中的關(guān)鍵器件，發(fā)生故障會(huì)造成整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)停止運(yùn)行，甚至?xí)绊懙较鄳?yīng)的電力網(wǎng)絡(luò)、油氣管路等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行。

常規(guī)的水冷型高壓變頻器只采用水冷功率單元，移相變壓器采用風(fēng)冷型干式變壓器或油浸式變壓器，降低了產(chǎn)品的可靠性，增加了現(xiàn)場(chǎng)施工難度和成本，并且需要增加日常維護(hù)工作量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種水冷高壓變頻器系統(tǒng)，能夠滿足核電等特種行業(yè)的特殊需求，同時(shí)降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度，減少維護(hù)工作量。

本實(shí)用新型提供了一種水冷高壓變頻器系統(tǒng)，包括：三相多副邊繞組變壓器、N個(gè)功率單元、控制系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)；其中：

所述三相多副邊繞組變壓器為水冷式移相變壓器；

所述功率單元為水冷式功率單元；

所述三相多副邊繞組變壓器的原邊與三相電網(wǎng)的電壓輸出端相連，所述三相多副邊繞組變壓器的副邊的每一個(gè)繞組與一個(gè)功率單元相連；

所述控制系統(tǒng)分別與所述三相多副邊繞組變壓器、N個(gè)功率單元和水冷卻系統(tǒng)相連；

所述控制系統(tǒng)監(jiān)控所述三相多副邊繞組變壓器的運(yùn)行狀況，并依據(jù)運(yùn)行狀況控制所述水冷卻系統(tǒng)對(duì)三相多副邊繞組變壓器進(jìn)行冷卻；

所述控制系統(tǒng)監(jiān)控所述N個(gè)功率單元的運(yùn)行狀況，并依據(jù)運(yùn)行狀況控制所述水冷卻系統(tǒng)對(duì)N個(gè)功率單元進(jìn)行冷卻。

優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)包括：溫度傳感器；

通過所述溫度傳感器監(jiān)控所述三相多副邊繞組變壓器的運(yùn)行狀況；

通過所述溫度傳感器監(jiān)控所述N個(gè)功率單元的運(yùn)行狀況。

優(yōu)選地，所述水冷卻系統(tǒng)包括：第一主水泵、第一膨脹罐、第一離子交換器、第一主過濾器、第一板級(jí)換熱器和堿化裝置；其中：

所述堿化裝置與所述第一主水泵相連；

所述第一主水泵與所述第一板級(jí)換熱器相連；

所述第一板級(jí)換熱器與所述第一主過濾器相連；

所述第一離子交換器與所述第一主過濾器相連；

所述第一膨脹罐連接在所述堿化裝置與所述第一主水泵之間。

優(yōu)選地，所述水冷卻系統(tǒng)還包括：第二主水泵、第二膨脹罐、第二離子交換器、第二主過濾器和第二板級(jí)換熱器；其中：

所述第一主水泵和第二主水泵并聯(lián)；

所述第一膨脹罐與所述第二膨脹罐并聯(lián)；

所述第一離子交換器與所述第二離子交換器并聯(lián)；

所述第一主過濾器和第二主過濾器并聯(lián)；

所述第一板級(jí)換熱器與所述第二板級(jí)換熱器并聯(lián)；

所述堿化裝置與所述第一主水泵和第二主水泵相連；

所述第一主水泵與所述第一板級(jí)換熱器相連；

所述第一板級(jí)換熱器與所述第一主過濾器相連；

所述第一離子交換器與所述第一主過濾器相連；

所述第一膨脹罐連接在所述堿化裝置與所述第一主水泵之間；

所述第二主水泵與所述第二板級(jí)換熱器相連；

所述第二板級(jí)換熱器與所述第二主過濾器相連；

所述第二離子交換器與所述第二主過濾器相連；

所述第二膨脹罐連接在所述堿化裝置與所述第二主水泵之間；

所述第二主水泵、第二膨脹罐、第二離子交換器、第二主過濾器和第二板級(jí)換熱器組成備用回路。

由上述方案可知，本實(shí)用新型提供的一種水冷高壓變頻器系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)監(jiān)控三相多副邊繞組變壓器的運(yùn)行狀況和N個(gè)功率單元的運(yùn)行狀況，根據(jù)運(yùn)行狀況控制冷卻水系統(tǒng)分別對(duì)三相多副邊繞組變壓器和N個(gè)功率單元進(jìn)行冷卻，相對(duì)于普通風(fēng)冷卻形式無(wú)需再專為變壓器安裝風(fēng)道，從而節(jié)約了施工成本；相對(duì)于油浸式變壓器無(wú)需獨(dú)立安裝，降低了施工難度，占地面積小，并且在后續(xù)的生產(chǎn)過程中減少了維護(hù)的工作量；同時(shí)，功率單元采用水冷形式散熱，無(wú)需施工現(xiàn)場(chǎng)專為功率單元安裝風(fēng)道，節(jié)約了施工成本，水冷散熱效率遠(yuǎn)高于風(fēng)冷散熱，更適用于較大功率的場(chǎng)合。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型公開的功率單元串聯(lián)三相多副邊繞組變壓器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一公開的一種水冷高壓變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二公開的水冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例三公開的水冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1所示，目前普遍使用的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的主回路主要由三相多副邊繞組變壓器1和若干個(gè)功率單元2組成。

如圖2所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例一公開的一種水冷高壓變頻器系統(tǒng)，包括：三相多副邊繞組變壓器1、N個(gè)功率單元2、控制系統(tǒng)23和水冷卻系統(tǒng)24；其中：

三相多副邊繞組變壓器1為水冷式移相變壓器；

所述功率單元2為水冷式功率單元；

三相多副邊繞組變壓器1的原邊與三相電網(wǎng)的電壓輸出端相連，三相多副邊繞組變壓器1的副邊的每一個(gè)繞組與一個(gè)功率單元2相連；

控制系統(tǒng)23分別與三相多副邊繞組變壓器1、N個(gè)功率單元2和水冷卻系統(tǒng)24相連；

控制系統(tǒng)23監(jiān)控三相多副邊繞組變壓器1的運(yùn)行狀況，并依據(jù)運(yùn)行狀況控制水冷卻系統(tǒng)24對(duì)三相多副邊繞組變壓器1進(jìn)行冷卻；

控制系統(tǒng)23監(jiān)控N個(gè)功率單元2的運(yùn)行狀況，并依據(jù)運(yùn)行狀況控制水冷卻系統(tǒng)24對(duì)N個(gè)功率單元2進(jìn)行冷卻。

上述實(shí)施例的工作原理為，當(dāng)需要對(duì)三相多副邊繞組變壓器1和N個(gè)功率單元2進(jìn)行水冷卻時(shí)，通過控制系統(tǒng)23監(jiān)控三相多副邊繞組變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，例如可以通過溫度傳感器監(jiān)控三相多副邊繞組變壓器的運(yùn)行溫度，根據(jù)采樣到的變壓器出口冷卻水的絕對(duì)溫度和變壓器出水與進(jìn)水之間的溫升監(jiān)控變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，然后依據(jù)運(yùn)行狀況控制水冷卻系統(tǒng)24對(duì)三相多副邊繞組變壓器1進(jìn)行冷卻。本實(shí)用新型的三相多副邊繞組變壓器可以為水冷式移相變壓器，在水冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻時(shí)，可以通過將冷卻水注入水冷式移相變壓器的銅芯導(dǎo)線對(duì)變壓器進(jìn)行冷卻。

同時(shí)，通過控制系統(tǒng)23監(jiān)控N個(gè)功率單元2的運(yùn)行狀況，例如可以通過溫度傳感器監(jiān)控功率單元的運(yùn)行狀況，然后依據(jù)運(yùn)行狀況控制水冷卻系統(tǒng)24對(duì)功率單元進(jìn)行冷卻。本實(shí)用新型的功率單元為水冷式功率單元，在水冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻時(shí)，可以通過將冷卻水注入功率單元的水冷散熱板的進(jìn)水口，再?gòu)某鏊诹鞒觯瑢?shí)現(xiàn)對(duì)功率單元的冷卻。

綜上所述，在上述實(shí)施例中，通過控制系統(tǒng)監(jiān)控三相多副邊繞組變壓器的運(yùn)行狀況和N個(gè)功率單元的運(yùn)行狀況，根據(jù)運(yùn)行狀況控制冷卻水系統(tǒng)分別對(duì)三相多副邊繞組變壓器和N個(gè)功率單元進(jìn)行冷卻，相對(duì)于普通風(fēng)冷卻形式無(wú)需再專為變壓器安裝風(fēng)道，從而節(jié)約了施工成本；相對(duì)于油浸式變壓器無(wú)需獨(dú)立安裝，降低了施工難度，占地面積小，并且在后續(xù)的生產(chǎn)過程中減少了維護(hù)的工作量；同時(shí)，功率單元采用水冷形式散熱，無(wú)需施工現(xiàn)場(chǎng)專為功率單元安裝風(fēng)道，節(jié)約了施工成本，水冷散熱效率遠(yuǎn)高于風(fēng)冷散熱，更適用于較大功率的場(chǎng)合。

在水冷卻系統(tǒng)對(duì)三相多副邊繞組變壓器和N個(gè)功率單元同時(shí)進(jìn)行冷卻的過程中，由于三相多副邊繞組變壓器和功率單元本身的發(fā)熱量不同，導(dǎo)致兩者的流量要求存在差異；又因?yàn)樽儔浩骱凸β蕟卧奈锢碓O(shè)計(jì)原因，兩者的水冷管路長(zhǎng)度和口徑都不同，導(dǎo)致兩者的流阻存在差別。因此水冷卻系統(tǒng)在共用循環(huán)水泵的條件下，需要同時(shí)滿足三相多副邊繞組變壓器和功率單元的散熱要求；同時(shí)，由于冷卻水需要同時(shí)注入到三相多副邊繞組變壓器繞組的空心導(dǎo)線和功率單元的水冷散熱板的進(jìn)水口進(jìn)行冷卻，由于空心導(dǎo)線和水冷散熱板均采用銅材質(zhì)，顯而易見的，冷卻水中的離子將對(duì)銅管產(chǎn)生腐蝕作用。為了延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命需要對(duì)冷卻水的離子濃度進(jìn)行控制，減少冷卻水對(duì)管道材質(zhì)的腐蝕。

針對(duì)上述問題，如圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例二公開了一種水冷卻系統(tǒng)，包括：第一主水泵5、第一膨脹罐6、第一離子交換器7、第一主過濾器8、第一板級(jí)換熱器9和堿化裝置4；其中：

堿化裝置4與第一主水泵5相連；

第一主水泵5與第一板級(jí)換熱器9相連；

第一板級(jí)換熱器9與第一主過濾器8相連；

第一離子交換器7與第一主過濾器8相連；

第一膨脹罐6連接在堿化裝置4與第一主水泵5之間。

在冷卻的過程中，首先，根據(jù)三相多副邊繞組變壓器和功率單元的運(yùn)行要求，分別計(jì)算兩者的發(fā)熱量，進(jìn)而得出兩者需要的冷卻水流量；

其次，根據(jù)兩者水冷管路的長(zhǎng)度和口徑算出額定流量下的流阻值，進(jìn)而得出兩者需要的冷卻水壓力；

最后，根據(jù)計(jì)算得出的冷卻水流量和壓力進(jìn)行水泵選型，并選用合適的閥門分別控制三相多副邊繞組變壓器和功率單元組兩個(gè)冷卻回路的流量和壓力滿足計(jì)算要求。

為了減少冷卻水對(duì)管道材質(zhì)的腐蝕，需要對(duì)影響管路腐蝕的多種因素，如pH值、溶解氧含量、電導(dǎo)率、溫度和流速等進(jìn)行綜合分析，具體采取了如下措施：

首先，在水冷卻系統(tǒng)中加入堿化裝置，使冷卻水的pH值保持在7.5-8.5之間，可以有效降低腐蝕，抑制溶解氧濃度，減少管路沉積，防止管路堵塞等問題。

其次，在主循環(huán)回路中并聯(lián)去離子回路，達(dá)到長(zhǎng)期維持極低電導(dǎo)率的目的。

最后，通過控制冷卻水的溫度和流速在合適的范圍內(nèi)減小冷卻水對(duì)管路腐蝕的影響。

由于水冷散熱在控制靈活性方面相比風(fēng)冷散熱具有天然劣勢(shì)，水冷卻系統(tǒng)主回路中任何器件的故障都將導(dǎo)致變頻器失去散熱能力而停機(jī)，造成工礦企業(yè)停產(chǎn)等重大事故。因此對(duì)于運(yùn)行可靠性要求較高的場(chǎng)合可采取雙回路設(shè)計(jì)的水冷卻系統(tǒng)。

具體如圖4所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例三公開的一種水冷卻系統(tǒng)，包括：第一主水泵5、第一膨脹罐6、第一離子交換器7、第一主過濾器8、第一板級(jí)換熱器9、堿化裝置4、第二主水泵10、第二膨脹罐11、第二離子交換器12、第二主過濾器13和第二板級(jí)換熱器14；其中：

第一主水泵5和第二主水泵10并聯(lián)；

第一膨脹罐6與第二膨脹罐11并聯(lián)；

第一離子交換器7與第二離子交換器12并聯(lián)；

第一主過濾器8和第二主過濾器13并聯(lián)；

第一板級(jí)換熱器9與第二板級(jí)換熱器14并聯(lián)；

堿化裝置4與第一主水泵5和第二主水泵6相連；

第一主水泵5與第一板級(jí)換熱器9相連；

第一板級(jí)換熱器9與第一主過濾器8相連；

第一離子交換器7與第一主過濾器8相連；

第一膨脹罐6連接在堿化裝置4與第一主水泵5之間；

第二主水泵10與第二板級(jí)換熱器14相連；

第二板級(jí)換熱器14與第二主過濾器13相連；

第二離子交換器12與第二主過濾器13相連；

第二膨脹罐11連接在所堿化裝置4與第二主水泵10之間；

第二主水泵10、第二膨脹罐11、第二離子交換器12、第二主過濾器13和第二板級(jí)換熱器14組成備用回路。

由第二主水泵10、第二膨脹罐11、第二離子交換器12、第二主過濾器13和第二板級(jí)換熱器14組成備用回路，由原有的第一主水泵5、第一膨脹罐6、第一離子交換器7、第一主過濾器8、第一板級(jí)換熱器9組成的主回路共同組成水冷卻系統(tǒng)，且兩條回路都具備獨(dú)立為變頻器散熱的能力，可以有效避免水冷卻系統(tǒng)內(nèi)單一故障導(dǎo)致變頻器停機(jī)事故的發(fā)生。同時(shí)對(duì)兩條回路采用定時(shí)切換的工作模式，可以在變頻器正常運(yùn)行的情況下對(duì)水冷回路進(jìn)行維護(hù)，避免一條回路使用過度導(dǎo)致故障率提高，有效提高水冷卻系統(tǒng)的使用壽命。

綜上所述，本實(shí)用新型采用了以上設(shè)計(jì)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型中三相多副邊繞組變壓器采用水冷卻形式的干式變壓器，相對(duì)于普通風(fēng)冷卻形式干式變壓器無(wú)需再專為變壓器安裝風(fēng)道，從而節(jié)約了施工成本；相對(duì)于油浸式變壓器無(wú)需獨(dú)立安裝，降低了施工難度，占地面積小，并且在后續(xù)的生產(chǎn)過程中減少了維護(hù)的工作量。

2、本實(shí)用新型的功率單元采用水冷形式散熱，無(wú)需施工現(xiàn)場(chǎng)專為功率單元安裝風(fēng)道，節(jié)約了施工成本，水冷散熱效率遠(yuǎn)高于風(fēng)冷散熱，更適用于較大功率的場(chǎng)合。

3、本實(shí)用新型使用的水冷卻系統(tǒng)和外水換熱裝置集成在變頻器系統(tǒng)中，可以減小產(chǎn)品體積，節(jié)約土建成本。

本實(shí)施例方法所述的功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算設(shè)備可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，移動(dòng)計(jì)算設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。