本公開涉及冷卻，尤其涉及一種冷卻系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著高功率芯片技術(shù)的快速發(fā)展，大型天線和超算中心的電子設(shè)備近年來也迎來了超常規(guī)發(fā)展，作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，以氮化鎵芯片替代傳統(tǒng)的砷化鎵芯片，可實現(xiàn)芯片效率由30%提高至50%，是高功率電子芯片能力提升的重要手段。

2、氮化鎵芯片在提升高功率芯片能力的同時，帶來熱流密度大幅提升的問題。散熱已經(jīng)成為限制氮化鎵功率器件技術(shù)進一步發(fā)展和應(yīng)用的最大瓶頸。

3、相關(guān)技術(shù)中的氣-液兩相冷卻技術(shù)可利用制冷劑在常壓下對溫度敏感的特性，直接將液態(tài)制冷劑輸送至電子設(shè)備內(nèi)部，利用液態(tài)制冷劑蒸發(fā)為氣態(tài)的氣化潛熱，將電子設(shè)備的熱量帶走。但是，上述氣-液兩相冷卻技術(shù)的散熱完全依靠冷凝風機散熱，受環(huán)境溫度限制比較大。例如，在高環(huán)境溫度（一般45℃以上）情況下，供液溫度會超過60℃，冷卻能力受限，難以發(fā)揮出電子設(shè)備中氮化鎵器件的最大能力，限制了電子設(shè)備的能力提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中氣-液兩相冷卻技術(shù)受環(huán)境溫度限制比較大，在高環(huán)境溫度情況下冷卻能力受限，難以發(fā)揮出電子設(shè)備中氮化鎵器件的最大能力，限制了電子設(shè)備的能力提升的技術(shù)問題，本公開提供一種冷卻系統(tǒng)及其控制方法。

2、根據(jù)本公開實施例的第一方面，提供一種冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括防凍液換熱循環(huán)子系統(tǒng)、制冷循環(huán)子系統(tǒng)以及待冷卻設(shè)備的散熱循環(huán)子系統(tǒng)；

3、所述散熱循環(huán)子系統(tǒng)中經(jīng)過所述待冷卻設(shè)備后的第一制冷劑，與所述防凍液循環(huán)子系統(tǒng)的防凍液通過第一換熱設(shè)備進行熱交換，以使得所述防凍液循環(huán)子系統(tǒng)的防凍液吸收所述散熱循環(huán)子系統(tǒng)的所述第一制冷劑的熱量；

4、所述防凍液循環(huán)子系統(tǒng)中經(jīng)過所述第一換熱設(shè)備換熱后的防凍液，與所述制冷循環(huán)子系統(tǒng)中制冷后的第二制冷劑通過第二換熱設(shè)備進行熱交換，以使得所述制冷循環(huán)子系統(tǒng)的所述第二制冷劑吸收所述防凍液循環(huán)子系統(tǒng)的防凍液的熱量。

5、在一個可選的實施方式中，所述防凍液循環(huán)子系統(tǒng)包括用于儲存防凍液的第一儲液設(shè)備，所述第一儲液設(shè)備的第一進液口與所述第一換熱設(shè)備中防凍液的出液口連通，且所述第一儲液設(shè)備的出液口與所述第二換熱設(shè)備中防凍液的進液口連通。

6、在一個可選的實施方式中，所述防凍液循環(huán)子系統(tǒng)包括三通閥，所述三通閥的進液口與所述第二換熱設(shè)備中防凍液的出液口連通，所述三通閥的第一出液口與所述第一換熱熱備中防凍液的進液口連通，所述三通閥的第二出液口與所述第一儲液設(shè)備的第二進液口連通。

7、在一個可選的實施方式中，所述三通閥包括電動三通閥。

8、在一個可選的實施方式中，所述防凍液循環(huán)系統(tǒng)包括第一驅(qū)動泵，所述三通閥的進液口通過所述第一驅(qū)動泵與所述第二換熱設(shè)備中防凍液的出液口連通，其中，所述第一驅(qū)動泵的進液口與所述第二換熱設(shè)備中防凍液的出液口連通，所述第一驅(qū)動泵的出液口與所述三通閥的進液口連通。

9、在一個可選的實施方式中，所述制冷循環(huán)子系統(tǒng)包括制冷壓縮機，所述制冷壓縮機的進液口與所述第二換熱設(shè)備中所述第二制冷劑的出液口連通，所述制冷壓縮機的出液口與所述第二換熱設(shè)備中所述第二制冷劑的進液口連通；

10、所述冷卻系統(tǒng)包括控制裝置，所述控制裝置被配置為，基于所述制冷壓縮機的設(shè)定溫度和進液溫度的差值調(diào)節(jié)所述制冷壓縮機的運行頻率。

11、在一個可選的實施方式中，所述制冷循環(huán)子系統(tǒng)包括冷凝器和散熱風機，所述散熱風機用于為所述冷凝器散熱，所述制冷壓縮機的出液口通過所述冷凝器與所述第二換熱設(shè)備中所述第二制冷劑的進液口連通，其中，所述冷凝器的進液口與所述制冷壓縮機的出液口連通，所述冷凝器的出液口與所述第二換熱設(shè)備中所述第二制冷劑的進液口連通；

12、所述控制裝置與所述散熱風機電連接，所述控制裝置被配置為，基于所述制冷壓縮機的出液溫度和出液壓力調(diào)節(jié)所述散熱風機的運行頻率。

13、在一個可選的實施方式中，所述散熱循環(huán)子系統(tǒng)包括第二驅(qū)動泵和用于儲存所述第一制冷劑的第二儲液設(shè)備，所述第二儲液設(shè)備的進液口與所述第一換熱設(shè)備中所述第一制冷劑的出液口連通，所述第二儲液設(shè)備的出液口與所述第二驅(qū)動泵的進液口連通，所述第二驅(qū)動泵的出液口與所述待冷卻設(shè)備中所述第一制冷劑的進液口連通，以為所述待冷卻設(shè)備進行散熱降溫。

14、在一個可選的實施方式中，所述散熱循環(huán)子系統(tǒng)包括液位開關(guān)，所述液位開關(guān)位于所述第二儲液設(shè)備中，所述液位開關(guān)與所述第二驅(qū)動泵電連接；

15、其中，在所述第二儲液設(shè)備中所述第一制冷劑的液位低于液位閾值的情況下，所述液位開關(guān)處于斷開狀態(tài)；在所述液位開關(guān)處于斷開狀態(tài)下，所述第二驅(qū)動泵與電源處于斷開狀態(tài)。

16、在一個可選的實施方式中，所述第一換熱設(shè)備包括板式熱交換器，和/或，所述第二換熱設(shè)備包括蒸發(fā)器

17、根據(jù)本公開實施例的第二方面，提供一種控制方法，所述控制方法應(yīng)用于如第一方面任一項所述冷卻系統(tǒng)，當所述冷卻系統(tǒng)的防凍液子循環(huán)系統(tǒng)包括三通閥和第一驅(qū)動泵時，所述控制方法包括：

18、以設(shè)定時長間隔，基于所述第一驅(qū)動泵的當前出液溫度以及設(shè)定出液溫度，控制所述三通閥的開度，以調(diào)節(jié)所述三通閥的第一出液口和第二出液口的出液量。

19、在一個可選的實施方式中，所述以設(shè)定時長間隔，基于所述第一驅(qū)動泵的出液溫度以及設(shè)定出液溫度，控制所述三通閥的開度，包括：

20、每間隔所述設(shè)定時長間隔，檢測一次所述第一驅(qū)動泵的當前出液溫度；

21、基于所述當前出液溫度和所述設(shè)定出液溫度，確定當前溫度差以及當前溫度變化率；

22、基于所述當前溫度差和所述當前溫度變化率，確定所述三通閥的開度調(diào)整數(shù)據(jù)；

23、基于所述開度調(diào)整數(shù)據(jù)調(diào)整所述三通閥的開度。

24、本公開的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：本公開的冷卻系統(tǒng)中，散熱循環(huán)子系統(tǒng)中經(jīng)過待冷卻設(shè)備后的第一制冷劑，與防凍液循環(huán)子系統(tǒng)的防凍液通過第一換熱設(shè)備進行熱交換，以使得防凍液循環(huán)子系統(tǒng)的防凍液吸收散熱循環(huán)子系統(tǒng)的第一制冷劑的熱量；防凍液循環(huán)子系統(tǒng)中經(jīng)過第一換熱設(shè)備換熱后的防凍液，與制冷循環(huán)子系統(tǒng)中制冷后的第二制冷劑通過第二換熱設(shè)備進行熱交換，以使得制冷循環(huán)子系統(tǒng)的第二制冷劑吸收防凍液循環(huán)子系統(tǒng)的防凍液的熱量。該冷卻系統(tǒng)中的第一制冷劑、防凍液以及第二制冷劑的管路相互獨立、不連通，防凍液循環(huán)子系統(tǒng)可在該冷卻系統(tǒng)中起到承上啟下的作用，作為散熱循環(huán)子系統(tǒng)與制冷循環(huán)子系統(tǒng)之間的中間換熱緩沖，當制冷循環(huán)子系統(tǒng)受環(huán)境溫度影響引起第二制冷劑的溫度波動時，由于其需要通過防凍液循環(huán)子系統(tǒng)將其冷卻效果傳遞到散熱循環(huán)子系統(tǒng)，因此可以減小換熱溫度波動對待冷卻設(shè)備的冷卻效果的影響，從而降低環(huán)境溫度對冷卻效果的影響，提升整個冷卻系統(tǒng)的冷卻穩(wěn)定性，提高冷卻系統(tǒng)對待冷卻設(shè)備進行冷卻散熱的控制精度和可靠性。

25、應(yīng)當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

技術(shù)特征：

1.一種冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括防凍液換熱循環(huán)子系統(tǒng)、制冷循環(huán)子系統(tǒng)以及待冷卻設(shè)備的散熱循環(huán)子系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述防凍液循環(huán)子系統(tǒng)包括用于儲存防凍液的第一儲液設(shè)備，所述第一儲液設(shè)備的第一進液口與所述第一換熱設(shè)備中防凍液的出液口連通，且所述第一儲液設(shè)備的出液口與所述第二換熱設(shè)備中防凍液的進液口連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述防凍液循環(huán)子系統(tǒng)包括三通閥，所述三通閥的進液口與所述第二換熱設(shè)備中防凍液的出液口連通，所述三通閥的第一出液口與所述第一換熱熱備中防凍液的進液口連通，所述三通閥的第二出液口與所述第一儲液設(shè)備的第二進液口連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述三通閥包括電動三通閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述防凍液循環(huán)系統(tǒng)包括第一驅(qū)動泵，所述三通閥的進液口通過所述第一驅(qū)動泵與所述第二換熱設(shè)備中防凍液的出液口連通，其中，所述第一驅(qū)動泵的進液口與所述第二換熱設(shè)備中防凍液的出液口連通，所述第一驅(qū)動泵的出液口與所述三通閥的進液口連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷循環(huán)子系統(tǒng)包括制冷壓縮機，所述制冷壓縮機的進液口與所述第二換熱設(shè)備中所述第二制冷劑的出液口連通，所述制冷壓縮機的出液口與所述第二換熱設(shè)備中所述第二制冷劑的進液口連通；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷循環(huán)子系統(tǒng)包括冷凝器和散熱風機，所述散熱風機用于為所述冷凝器散熱，所述制冷壓縮機的出液口通過所述冷凝器與所述第二換熱設(shè)備中所述第二制冷劑的進液口連通，其中，所述冷凝器的進液口與所述制冷壓縮機的出液口連通，所述冷凝器的出液口與所述第二換熱設(shè)備中所述第二制冷劑的進液口連通；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱循環(huán)子系統(tǒng)包括第二驅(qū)動泵和用于儲存所述第一制冷劑的第二儲液設(shè)備，所述第二儲液設(shè)備的進液口與所述第一換熱設(shè)備中所述第一制冷劑的出液口連通，所述第二儲液設(shè)備的出液口與所述第二驅(qū)動泵的進液口連通，所述第二驅(qū)動泵的出液口與所述待冷卻設(shè)備中所述第一制冷劑的進液口連通，以為所述待冷卻設(shè)備進行散熱降溫。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱循環(huán)子系統(tǒng)包括液位開關(guān)，所述液位開關(guān)位于所述第二儲液設(shè)備中，所述液位開關(guān)與所述第二驅(qū)動泵電連接；

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換熱設(shè)備包括板式熱交換器，和/或，所述第二換熱設(shè)備包括蒸發(fā)器。

11.一種控制方法，其特征在于，所述控制方法應(yīng)用于如權(quán)利要求1-10任一項所述冷卻系統(tǒng)，當所述冷卻系統(tǒng)的防凍液子循環(huán)系統(tǒng)包括三通閥和第一驅(qū)動泵時，所述控制方法包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述控制方法，其特征在于，所述以設(shè)定時長間隔，基于所述第一驅(qū)動泵的出液溫度以及設(shè)定出液溫度，控制所述三通閥的開度，包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開提供一種冷卻系統(tǒng)及其控制方法。散熱循環(huán)子系統(tǒng)中經(jīng)過待冷卻設(shè)備后的第一制冷劑，與防凍液循環(huán)子系統(tǒng)的防凍液通過第一換熱設(shè)備進行熱交換，以使得防凍液循環(huán)子系統(tǒng)的防凍液吸收散熱循環(huán)子系統(tǒng)的第一制冷劑的熱量；防凍液循環(huán)子系統(tǒng)中經(jīng)過第一換熱設(shè)備換熱后的防凍液，與制冷循環(huán)子系統(tǒng)中制冷后的第二制冷劑通過第二換熱設(shè)備進行熱交換，以使得制冷循環(huán)子系統(tǒng)的第二制冷劑吸收防凍液循環(huán)子系統(tǒng)的防凍液的熱量。本公開可以減小換熱溫度波動對待冷卻設(shè)備的冷卻效果的影響，從而降低環(huán)境溫度對冷卻效果的影響，提升整個冷卻系統(tǒng)的冷卻穩(wěn)定性，提高冷卻系統(tǒng)對待冷卻設(shè)備進行冷卻散熱的控制精度和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：王嚴杰,周江峰,姜國璠
受保護的技術(shù)使用者：珠海格力電器股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19