[发明专利]航空电机起动控制器闭式液冷装置及液冷方法

说明书

本发明提供一种航空电机起动控制器闭式液冷装置及液冷方法，装置部分包括IGBT模块、液冷循环装置、温度检测装置以及数字控制处理器。结合该装置本发明还提供冷却方法，该方法采用闭式液冷的方式为IGBT模块降温；其次，采用风扇为冷却液降温。采集IGBT模块壳体和冷却液的温度，利用数字控制处理器的数字控制方式控制水泵和风扇，调节冷却液的流速，使电机起动控制器在瞬时过载时可以降低IGBT模块瞬时高温的冲击，保证起动控制器安全可靠运行。本发明的装置在起动控制器内部形成闭式液冷循环装置，不同于传统开放式和借助飞机机载的集中式的冷却装置，简化了冷却装置管道，缩小了体积、减轻了重量，提高了散热效率和冷却装置的稳定性。

技术领域

本发明涉及起动控制器冷却散热领域，具体说是涉及一种航空电机起动控制器闭式液冷装置及液冷方法。

背景技术

随着航空电源技术的不断发展，大型民用飞机供电体制正从现有的恒速恒频、变速恒速逐渐过渡至变频交流和高压直流供电体制。不管飞机供电体制采用变频交流系统还是高压直流系统，航空电机作为起动发电机成为发展的趋势，一方面其在飞机运行过程中作为发电机，为机载设备供电；另一方面，其在飞机发动机起动的过程中作为起动机，输出起动力矩。航空电机起动控制器是航空电源系统的核心组件，主要实现航空起动发电机的运行、加速、停止等功能。在飞机发动机起动时候，需要航空电机将发动机拖至指定转速。此时就首先需要航空电机起动控制器将航空起动发电机拖动至指定转速。有时由于环境比较恶劣，出现一次起动不成功的情况，则需要起动控制器对电机进行多次起动。

航空电机起动控制器的主要结构为壳体、壳体内部的电路板、IGBT模块和冷却部件等。随着电力电子技术的迅猛发展，IGBT在电机起动控制器中得到了广泛地应用。如今，航空电机起动控制器的功率密度不断提高，但IGBT的散热问题已经慢慢成为制约航空电机起动控制器小型化、轻量化、集成化的主要因素。

在目前的航空飞机中，电机起动控制器的冷却装置大多是开放式或者借助于飞机机载的集中式。开放式装置的通常做法是水箱和水泵放置在起动控制器外部，与起动控制器内部的水道形成冷却回路。如此，电机起动控制器冷却装置占用的空间体积较大、流速固定、散热效率低，使用起来及其不方便且不便于进行控制。而且，我国幅员辽阔，温差很大，起动控制器需要满足不同的高空、地区、气象、季节等条件的要求，若在环境温度及冷却液温度都比较高的工况下(比如夏天高温)电机起动控制器过载使用，IGBT模块将产生大量的热量。如果不对IGBT模块进行快速散热或者其散热效果差，则极易导致IGBT模块过温损坏从而影响起动控制器乃至飞机起动发电系统的安全运行。

针对上述问题，专利公开号为CN105023891A提出了一种金属正多边形结构的IGBT散热器。其采用风冷散热的方式，侧面外壁为光滑面，侧面内壁分布有散热鳍片，散热器下底面安装有风机，散热器侧壁外表面为IGBT模块安装区。但是，该发明采用风冷散热方式，结构复杂、散热效率低，不能最大限度地为功率器件提供散热。

专利公开号为CN105451521A提出了一端设有进水口，另一端设有出水口，连通进水口和出水口的散热水道为直通道的散热结构，电机的冷却装置接入整车的水冷系统。冷却水流经散热水道且与散热结构的内壁充分接触，使得电容和IGBT同时处于散热状态，散热水道具有呈现多边形的外周壁，所述电容固定于散热水道的多边形的一个散热面上，每个IGBT分别安装其它散热面上。该发明虽然采用了水冷散热方式，但是为一种开放式水冷系统且与整车共用冷却装置，不利于控制，散热结构复杂，不能最大限度地为IGBT散热。

发明内容

为解决上述的问题，本发明的目的在于提供了一种散热效果好、轻量化、小型化、集成化高的航空电机起动控制器闭式液冷装置，并提供相对应的液冷方法。在航空电机起动控制器冷却领域中具有重要应用价值。

为了达成上述目的，本发明所采取的技术方案是：