[发明专利]一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置

说明书

技术领域：

本发明涉及电力电子中的冷却技术领域，更具体地涉及一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置。

背景技术：

近些年来，随着功率电力电子技术的发展和交流装置输出容量的增大，需要采用大功率晶闸管元件，相应提出了新的冷却技术，如热管冷却和蒸发冷却技术；换流阀结构设计时要紧紧抓住晶闸管的冷却问题，同时也要考虑其它因素，如绝缘问题；换流阀冷却介质的选择则应考虑热流特性、电绝缘性、化学稳定性(寿命和腐蚀)、对环境的影响和易燃性以及商业化程度；换流阀的结构设计与冷却方式和绝缘方式有关，从绝缘方式看，换流阀有空气绝缘、油绝缘和SF₆绝缘；从冷却方式看，换流阀有水冷却、风冷却、油冷却和氟利昂冷却等；阀的冷却方式和绝缘方式的配合主要有4种形式，有空气绝缘风冷却、空气绝缘水冷却、油绝缘油冷却和SF₆绝缘氟冷却，经过多年研究实验表明，晶闸管采用水冷可以大大改善冷却效果，蒸发冷却换热系数最好，比热容量最大，对流换热能力最强，大大改善冷却效果，在相同冷却条件下，晶闸管的额定电流可以大大提高。

目前，恒压式蒸发冷却作为一种高效冷却技术，它依据冷却介质蒸发时的汽化潜热来带走发热体的热量，使其降温。运行时，晶闸管通过散热器将热量传递给蒸发冷却介质，蒸发冷却介质吸收热量，温度升高，当达到一定压力下的饱和温度时，开始沸腾，介质汽化吸热，汽化后的介质蒸汽在冷凝器中将热量传递给二次冷却水或把热量传送到周围空气中去，同时介质蒸汽被冷却为液体，回到冷却系统中，继续循环，形成密闭式无泵自循环系统。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装 置，具有可靠、合理、简易的结构，使用时操作简单，价格低廉等特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置，包括晶闸管、冷凝器、阻尼电阻、冷凝管和蒸发器，所述蒸发器一端通过冷凝管与冷凝器的进水口连接，所述蒸发器另一端通过冷凝管与冷凝器的出水口连接，所述晶闸管设有晶闸管散热器，所述晶闸管、晶闸管散热器和所述阻尼电阻设置在蒸发器上，所述蒸发器与冷凝器之间还设置有液槽。

本发明提供的一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置技术方案中，所述蒸发器另一端通过冷凝管液槽的一个口相连，所述液槽另一个口通过冷凝管与冷凝器的出水口连接。

本发明提供的另一优选的一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置技术方案中，所述晶闸管、晶闸管散热器和阻尼电阻设置在所述蒸发器的外表面。

本发明提供的再一优选的一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置技术方案中，所述蒸发器为一个长方体结构，所述晶闸管和晶闸管散热器设置在蒸发器的左右外表面，所述阻尼电阻设置在蒸发器的上表面。

本发明提供的又一优选的一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置技术方案中，所述蒸发器上下面的内部设有与蒸发器底面垂直的圆柱型通孔。

本发明提供的又一优选的一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置技术方案中，所述晶闸管散散热器串联有饱和电抗器，一同设置在蒸发器的左右外表面。

由于采用了上述技术方案，本发明得到的有益效果是：

(1)冷却效果较明显：利用汽化潜热，热交换效率高，温升低，只要介质不完全汽化，就能保证温度均匀，无局部过热点。若能选用合适的介质，则各发热部件都能得到冷却。

(2)损耗小、效率高：减少了材料损耗，总效率可提高，冷凝器的换热条件远优于空气冷却器，使用普通清洁水，不需水处理装置。

(3)运行安全：氟里昂R113冷却介质具有良好绝缘性能，20℃、50kV时，氟里昂的击穿距离d＝20mm，远好于空气的绝缘性，若发生火灾或产生电弧，R113不仅不可燃，而且具有灭弧能力。R113没有毒性，粘性低，表面张力小，热稳定性和化学稳定性都很好，有可能控制冷却系统内部事故的扩大。

(4)没有风扇，噪音小。

(5)维护方便，经济性好：冷却介质循环动力由可控硅热损耗提供，不需外加动力，整个系统自成独立的自循环系统，维护方便。

附图说明

图1为一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置结构示意图；

图2为一种基于恒压式蒸发冷却技术的直流换流阀冷却装置蒸发器剖视图；