[发明专利]具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统

权利要求书

1.一种具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，包括大电流、高电压IGBT，其特征在于：还包括多个水冷板、多个温度检测单元、调速水泵、控制单元和户外的热交换器，其中，所述水冷板内嵌有非均匀分布S形流道，所述S形流道在与IGBT安装区对应的位置上分布密集，在非IGBT安装区的位置上分布稀疏；在与功率大的IGBT安装区对应的位置上分布密集，在与功率小的IGBT安装区对应的位置上分布稀疏；各个所述水冷板相互并联，所述水冷板的入水口(1)位于水冷板的底端，出水口(2)位于水冷板的顶部，所述水冷板的入水口(1)经所述调速水泵与所述户外的热交换器出水口相通，所述水冷板的出水口(2)与户外的热交换器的入水口相通，各个所述温度检测单元与所述水冷板表面紧密接触，所述温度检测单元和所述调速水泵分别与所述控制单元电相连，所述控制单元执行的控制序列包括：

1)初始化；

2)判断采样时刻到否，如果是，执行下一步；如果否，循环执行本步；

3)温度检测单元采集数据；

4)控制单元利用水冷板温度场模型实时估算IGBT安装区内对应位置的温度；

5)获取温度最大值；

6)计算调速指令，当实时温度最大值大于其设定值，或相邻时刻温度最大值的变化率绝对值高于其设定值时，控制单元提高调速水泵的转速，将降低了温度的冷却水输入到水冷板的入水口；若IGBT安装区内水冷板温度的最大值低于其设定值且相邻时刻温度最大值的变化率绝对值不高于温度变化率设定值时，保持调速水泵的转速；若不属于上述两种情况则降低调速水泵的转速；

7)返回第1)步。

2.根据权利要求1所述的具有智能水冷散热装置的大功率电机调速系统，其特征在于：其中所述控制序列第6)步包括：设水冷板在三维坐标系上内部各点的温度T＝f(x,y,z,t)，其表达式为：

$\frac{\∂}{\∂x}\left(k_{xx}\frac{\∂T}{\∂x}\right)+\frac{\∂}{\∂y}\left(k_{yy}\frac{\∂T}{\∂y}\right)=\frac{\∂}{\∂z}\left(k_{zz}\frac{\∂T}{\∂z}\right)+\stackrel{\·\·\·}{q}=pc\frac{dT}{dt}$

其中，式中V_x，V_y，V_z为媒介传导速率，p、c分别为水冷板散热体的密度和比热容；T为散热器温度；x，y，z空间三维坐标系；为单位体积上的热生成的能量，k_xx、k_yy和k_zz为修正系数；

控制单元结合水冷板的导热材料的热特性、S形流道的分布方式和IGBT安装区与水冷板的位置关系，获取p、c和的具体数值，通过有限元方法对上述表达式进行求解，从而对表达式中的修正系数k_xx、k_yy和k_zz进行修正，进而获得水冷板温度场模型以及不同位置温度的最大值。