[发明专利]一种水冷散热器的散热性能测试系统及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种散热器的散热性能测试系统，具体讲涉及一种水冷散热器的散热性能测试系统及其测试方法。

背景技术

随着我国高压直流输电技术的日益成熟，直流输电工程建设正处于发展的黄金期。在高压直流输电系统中，冷却系统作为换流阀散热系统的重要组成，其运行情况直接影响到整个直流系统的输电能力。因此，保证冷却系统稳定、可靠和高效运行显得尤为重要。

随着电力电子技术的飞速发展，电力电子装置越来越趋向于大容量化和微小型集成化，导致其高功率密度化的散热问题日益突显。以高功率绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)为例，其安全工作的温度范围在80℃以内，然而在较高的开关频率和直流电压下，其铜基板热流密度非常高，大量的热若得不到及时排散，将会导致芯片温度超过允许的最高结温，从而影响其稳定性和可靠性，甚至因过热而发生永久性损坏，因此通常需要采用合适的大功率水冷散热器，以满足其散热需求。然而，目前散热器厂家测试散热器散热功率的方法通常不严谨，在测试散热时大多数直接采用电源功率，这样测试并未考虑中间环节的热损耗，使得测出的散热器功率偏高。但根据以往的散热器测试经验来看，中间环节的热损耗非常大，尤其是在测试平台未采取适当的隔热措施时。若按厂家提供的测试数据选型，可能出现散热器实际散热功率不够从而烧毁元器件的情况。为保证安全，在实际应用中元器件往往降额运行以保证安全性，这造成了极大的浪费，增加了总体成本。因此，准确测量散热器的散热功率是确保散热器能满足使用要求的一个重要环节。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种水冷散热器的散热性能测试系统及其测试方法，准确的测试出被测水冷散热器的散热功率，确保了功率器件及散热器的正确选型和工作寿命，大幅度降低功率模块在整个生命周期的成本。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供的一种水冷散热器的散热性能测试系统，所述系统包括供电单元、发热器件、供水单元、数据采集单元和控制单元，所述供电单元和发热器件电路连接形成回路，所述发热器件设置在被测水冷散热器上，所述供水单元与被测水冷散热器水路连接形成回路，所述控制单元通过工控机分别控制供电单元和供水单元的开关；其改进之处在于：在所述供水单元与被测水冷散热器的水路回路中，所述被测水冷散热器入水口端的管路上分别设有流量控制器、压力传感器和温度传感器；所述被测水冷散热器出水口端的管路上设有温度传感器；所述被测水冷散热器的入水口端和出水口端并联旁路，所述旁路设有压差传感器；所述流量控制器、压力传感器、温度传感器和压差传感器分别与数据采集单元连接，将测试数据传输至数据采集单元。

其中，在所述被测水冷散热器的表面分别设有温度传感器；所述温度传感器与数据采集单元连接，将测试数据传输至数据采集单元。

其中，在所述供水单元水路中分别设有压力传感器、温度传感器和液位传感器，分别与所述数据采集单元连接，并且将测试数据传输至所述数据采集单元。

其中，所述供电单元采用交流电源给所述加热器件供电，同时采用直流电源收集所述加热器件的温度数据。

其中，所述供电单元与数据采集单元连接，将加热器件的温度数据传输至数据采集单元。

其中，所述数据采集单元通过所述工控机与控制单元连接，将采集的数据通过工控机分析处理后传输至控制单元。

其中，所述发热器件为电加热铜座。

其中，所述发热器件和被测水冷散热器的表面均设有绝缘材料。

其中，所述被测水冷散热器的入水口端和出水口端分别设有快接机械接头。

本发明基于另一目的提供的一种水冷散热器的散热性能测试系统的测试方法，其改进之处在于：所述测试方法包括下述步骤；

1、将被测水冷散热器接入供水单元的水路中，在其上放置发热器件，在被测水冷散热器和发热器件的表面安装绝缘层，通过控制单元对供电单元发出指令，给发热器件加热，使其升温；

2、当发热器件的温度达到预设值后，通过控制单元对供水单元发出指令，使供水单元水路中的工质经加压后进入被测水冷散热器；工质在被测水冷散热器中通过对流换热的方式吸收发热器件传导给被测水冷散热器的热量，工质温度升高；水路中的流量控制器、压力传感器、温度传感器和压差传感器将测试数据通过数据采集单元传输至工控机；

3、升温后的工质流入供水单元，供水单元中的压力传感器、温度传感器和液位传感器将测试数据通过数据采集单元传输至工控机；