[发明专利]一种高频电源机柜散热装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于高频电源机柜散热的方法及相应装置，属于产品热设计领域。

 

背景技术：

高频电源作为一种供电电源装置，其在功率变换过程中的能量损失而导致的发热不可避免，如果没有有效的散热方式，内部功率器件温升过高会直接影响其寿命和可靠性，特别是内置油浸式变压器的电源，内部油温过高会导致绝缘器件老化及油品变质，影响着运行安全。因此散热装置的结构是高频电源机柜结构设计的传统难点。

同时，随着电源功率逐渐增高，特别是120KW以上的大功率电源，其热损耗一般在10KW以上，而设备体积一般被限制在1立方米左右的狭小机柜空间内，其体积热功率密度非常高；随着现今高频电源产品日益向小型化发展，这对电源机柜的散热性能提出了更高的要求。

现有的高频电源机柜通常采用强迫风冷的方式，即在设备内部建立循环风道，将功率器件散热器、变压器波纹片等发热体布置在风道内，利用外部冷却气流进入风道，完成热交换后排出柜体。这种散热方式实用性强、便于维护，因而较为普及，但对于热量更大的体积更小的电源，其热交换效率却不能满足要求。

 

发明内容：

本发明针对大功率高频电源体积小型化设计带来的散热难题，提出了一种高频电源机柜散热装置，该装置采用强迫风冷与变压器油循环结合的方式，将主要两个发热组件-逆变器和变压器两者的散热分离开来，并分别进行控制，有效提高了散热效率，并将散热控制方式的选择性予以拓展。

本发明的具体技术方案如下：

一种高频电源机柜散热装置，该装置包括逆变器散热单元和变压器散热单元，其特征是：

所述逆变器散热单元包括铝型材散热器、散热风道和散热风机，散热风道分为中间的主风道和两侧的辅助风道，逆变器的IGBT模块和汇流排中部安装在铝型材散热器的正面，该铝型材散热器的散热翅片分布在主风道内，汇流排两侧的储能电容分别设置在主风道两侧的辅助风道内，所述主风道通过隔板与两侧的辅助风道连接，所述隔板上开有若干通风孔，该通风孔将辅助风道与主风道连通；所述散热风机位于装置的底部，主风道下口经锥形过渡风道与散热风机连接；

所述变压器散热单元包括依次连接的吸油循环管路、风冷式油冷却器、油循环泵和注油循环管路，以及各阀门，所述吸油循环管路还连接在变压器油箱底部的出油孔，注油循环管路还连接变压器油箱顶部的注油孔，风冷式油冷却器的表面安装油冷却风机。

所述吸油循环管路和注油循环管路均采用不锈钢无缝硬管与不锈钢波纹软管连接组成，并在两者连接处设有活动接头。

所述油冷却器由散热器与轴流风机构成，两者紧密连接，该散热器分别设置一个进、出油口。

锥形过渡风道的上窄口与主风道连接，下阔口经波纹管与散热风机连接。

该散热风机为离心式引风机。

铝型材散热器的翅片与主风道内气流方向平行。

逆变器散热单元的进风口设置了防尘过滤网。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明将高频电源逆变器散热单元与变压器散热单元独立开来，便于有针对性的在设备不同负荷下，根据器件不同发热量对两台冷却风机进行调速、起停等操作，拓展了控温的空间，延长了风机寿命。

2.逆变器的散热风机采用外转子吸风风机，通过特有的风道结构，将铝型材散热器布置在风道内，既保证对IGBT等核心器件的集中优先散热，又兼顾了安装较分散的储能电容的散热。

3.本发明特有的风道设计，增加了风道的流程长度，主、辅风道间有通风孔连通，气流分布较均匀，同时可在进风口设置了防尘过滤网。

4.变压器散热单元采用强迫油循环散热，通过循环泵将变压油在油箱内大范围循环，大幅度增加了油箱内对流换热效率；同时外置的散热器为铝板翅结构换热面积较大，能有效的将吸入的热油进行冷却，然后回流至油箱内，降低内部油温。

5.变压器散热单元放置在机柜侧面，所配置的轴流风机可将散热器表面热量直接吸出机柜，机柜侧板上装有排风口。

6.本发明高频电源机柜配置的两组散热单元，有效解决了大功率高频电源设备运行中温升过高的问题，为其在满功率条件下长期、可靠运行提供了保证。

 

附图说明:

图1为本发明器件布局示意图。

图2为图1的A-A向视图。

图3为本发明的变压器散热单元立体结构示意图。

图4为本发明的逆变器散热单元立体结构示意图。