用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的子模塊(10)包括在前部的供電單元(12)和在后部的電容器單元(13)，并且用于排出內(nèi)部產(chǎn)生的熱量的熱沉(30)設(shè)置在形成供電單元(12)的外部的供電單元外殼(14)的內(nèi)部空間(14’)中。冷卻劑路徑(31)設(shè)置在所述熱沉(30)的內(nèi)部。冷卻劑路徑(31)的入口和出口定位成與靠近內(nèi)部空間(14’)的底面相鄰。用于將冷卻劑供應(yīng)到內(nèi)部空間(14’)的連接耦合器(20)設(shè)置在供電單元外殼(14)的前表面(15)的底端的斜面(16)上。斜面(16)形成為以一定角度面向地面。供電單元外殼(14)的兩個側(cè)面上是穿透部分(22)，每個穿透部分設(shè)置有具有百葉窗片(26)的百葉窗板(24)以允許空氣在內(nèi)部空間(14’)與外部之間循環(huán)。這樣，根據(jù)本發(fā)明，在不會由于冷卻劑滲漏而對子模塊(10)造成損壞的同時更有效地耗散熱量。
【專利說明】
用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備，并且更具體地講，涉及用于排出高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化設(shè)備中產(chǎn)生的熱量的用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流(HVDC)系統(tǒng)通過將來自電廠的交流電轉(zhuǎn)換成直流電、傳輸直流電，然后在電力接收點將直流電轉(zhuǎn)換成交流電來供應(yīng)電力。HVDC系統(tǒng)比交流傳輸類型的系統(tǒng)損耗更少的電力，所以它具有高電力傳輸效率。另外，該系統(tǒng)可以通過線分離提高穩(wěn)定性并且具有很小的電感干擾，所以在長距離電力傳輸中有利。
[0003]HVDC系統(tǒng)安裝在被稱為轉(zhuǎn)換器模塊的結(jié)構(gòu)中，所述轉(zhuǎn)換器模塊由堆疊成10米高的多個層的多個子模塊組成。子模塊在工作期間產(chǎn)生大量熱量。因此，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了用于將子模塊產(chǎn)生的熱量排出到外側(cè)的許多研究。特別地，需要使包括電纜以及連接至子模塊的冷卻水管的所有部件分離，以便從高的位置取下子模塊，以用于在地上維護(hù)。
[0004]然而，在冷卻管與子模塊分離的同時滲漏的冷卻水會流入子模塊中并且可能造成漏電或腐蝕。這是因為冷卻水管通過子模塊的頂部延伸到子模塊中，并且從冷卻水管滲漏的水可能進(jìn)入子模塊中。
[0005]另外，冷卻水管應(yīng)當(dāng)與子模塊分離以維護(hù)子模塊，但是這無法實現(xiàn)，所以子模塊應(yīng)當(dāng)與冷卻水管一起移動。
[0006]此外，由于冷卻水管等定位在子模塊上方，所以工人難以在子模塊上方工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的是保持用于將高壓直流傳輸系統(tǒng)中的模塊產(chǎn)生的熱量在模塊下方排出的冷卻水管，并且即使在滲漏水的情況下也防止水進(jìn)入模塊。
[0009]本發(fā)明的另一個目的是使用用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊中的耦合器使內(nèi)部連接管和冷卻水管彼此連接。
[0010]本發(fā)明的另一個目的是通過以相對于重力方向預(yù)定角度形成外殼的外側(cè)來將冷卻水管與耦合器之間的滲漏水排出到外側(cè)，該外殼容納耦合器。
[0011]本發(fā)明的另一個目的是在用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊的外側(cè)與內(nèi)側(cè)之間形成平穩(wěn)氣流。
[0012]技術(shù)方案
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備，所述設(shè)備包括:形成外部形狀并且具有內(nèi)部空間的外殼;外部耦合器，所述外部耦合器布置成穿過斜面并且與冷卻水管連接，所述斜面在所述外殼的前部的下部處向下傾斜;布置在所述內(nèi)部空間中的熱沉(heat sink)，所述熱沉中具有冷卻水通道并且安裝有熱源；以及內(nèi)部耦合器，所述內(nèi)部耦合器布置在所述冷卻水通道的入口和出口處并且通過內(nèi)部連接管連接至所述外部耦合器。
[0014]所述熱沉可以布置在所述內(nèi)部空間中直立的支撐板的外側(cè)上，并且所述冷卻水通道的入口和出口可以形成在靠近所述內(nèi)部空間底部的所述熱沉的下端處。
[0015]所述外部耦合器可以具有允許和防止在其中流動的冷卻水的流動的功能。
[0016]所述斜面可以通過切除所述外殼的前部與底部之間的邊緣來形成。
[0017]孔可以形成為穿過外殼的面向所述熱沉的一側(cè)，并且百葉窗板(louver plate)可以布置在所述孔上方。
[0018]所述百葉窗板可以具有多個百葉窗片，以使得空氣在所述內(nèi)部空間與外部之間流動。
[0019]所述孔和所述百葉窗板可以應(yīng)用于所述外殼的兩側(cè)。
[0020]有益效果
[0021]由根據(jù)本發(fā)明的高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備能夠獲得以下效果。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，由于用于連接模塊中的內(nèi)部管和冷卻水管以使用冷卻水排出熱量的外部耦合器布置在形成模塊的外部形狀的供電單元的下端，所以即使冷卻水滲漏，冷卻水也不會流入模塊中。
[0023]另外，由于內(nèi)部連接管和冷卻水管通過外殼中的外部耦合器連接，所以當(dāng)冷卻水管與外部耦合器分離時，高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊可以被移動，所以能夠簡單地維護(hù)模塊。
[0024]另外，由于外部耦合器布置成穿過外殼前部的下端處的斜面，所以即使水在外部耦合器與冷卻水管之間滲漏，水也無法流入到外殼內(nèi)側(cè)，所以防止對模塊造成損壞。
[0025]另外，由于孔形成為穿過供電單元外殼的側(cè)部并且被具有多個百葉窗片的百葉窗板覆蓋，所以空氣可以在內(nèi)部空間與外部之間平穩(wěn)地流動，所以可以有效地排出熱量。
【附圖說明】
[0026]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的配備有冷卻設(shè)備的高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊的配置的透視圖。
[0027]圖2是示出了在移除供電單元外殼和百葉窗板的狀態(tài)下，本發(fā)明實施例的主要配置的透視圖。
[0028]圖3是示出了內(nèi)部空間的支撐板上的根據(jù)本發(fā)明實施例的熱沉的透視圖。
[0029]圖4是示出了本發(fā)明實施例的配置的透視圖。
[0030]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的熱沉的主要部分的放大透視圖。
[0031]圖6是示出了在結(jié)構(gòu)中使用根據(jù)本發(fā)明實施例的高壓直流傳輸系統(tǒng)的子模塊的視圖。
【具體實施方式】
[0032]以下參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備的實施例。本文中示例了用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊的子模塊。
[0033]如附圖所示，根據(jù)實施例的配備有冷卻設(shè)備的子模塊10主要由供電單元12和電容器單元13組成。多個功率半導(dǎo)體和多個板在供電單元12中。供電單元外殼14形成供電單元12的外部形狀。供電單元外殼14在供電單元12中限定內(nèi)部空間14’，并且供電單元12的多個部件布置在內(nèi)部空間14’中。
[0034]在此實施例中，供電單元外殼14具有大體六面體形狀。供電單元外殼14的前部15是在下端處具有斜面16的平表面。斜面16通過切除供電單元外殼14的前部15與底部之間的邊緣來形成。斜面16以一定角度面向供電單元12所位于的地面。
[0035]顯示單元18在斜面16上。顯示單元18示出子模塊10的狀態(tài)。顯然，信號通過顯示單元18在子模塊10與控制器(未示出)之間連接。
[0036]外部親合器20布置在斜面16的一側(cè)處。外部親合器20是與冷卻水管(未不出)被連接的部分。兩個外部耦合器20在斜面16中布置成一條線，兩個外部耦合器中的一個是冷卻水的入口，所述外部耦合器中的另一個是在模塊中循環(huán)的冷卻水的出口。外部耦合器20在供電單元外殼14的前部15的下部布置成穿過斜面16。外部耦合器20可以被打開和關(guān)閉。在這種情況下，工人只需要在關(guān)閉外部耦合器之后在不排出冷卻水的情況下移除冷卻管。
[0037]孔22形成為穿過供電單元外殼14的側(cè)部?？?2使內(nèi)部空間14’與外側(cè)連通，并且在附圖中形成為矩形。能夠通過孔22接近并維護(hù)內(nèi)部空間14’中的部件。
[0038]百葉窗板24布置在孔22上方?？?2被百葉窗板24覆蓋。多個百葉窗片26通過百葉窗板24形成為多行?？諝饪梢酝ㄟ^百葉窗片26在內(nèi)部空間14’與外側(cè)之間流動?？?2和百葉窗板24可以應(yīng)用于供電單元外殼14的相反側(cè)。
[0039]如圖3所示，支撐板28在內(nèi)部空間14’中直立。支撐板28布置在由供電單元外殼14限定的空間中。支撐板28將內(nèi)部空間14 ’分成所需的空間，并且以下將描述的熱沉30被在所述分隔板28處安裝。
[0040]熱沉30安裝在支撐板28上。熱沉30由具有高熱傳導(dǎo)率的金屬制成。例如，熱沉30由招制成。
[0041 ]如圖5所示，冷卻水通道31形成在熱沉30中。冷卻水通道31沿著熱沉30中的若干路徑形成。冷卻水通道31特別地形成在以下將描述的熱源36被安裝的區(qū)域。冷卻水通道31的入口和出口暴露在熱沉30外并且在熱沉30的重力方向上形成在最低部分處。也就是說，冷卻水通道31的入口和出口形成在靠近內(nèi)部空間14’底部的熱沉30的下部處。這是為了防止水通過入口和出口滲漏，也就是，防止從入口和出口處的內(nèi)部耦合器32(以下描述)滲漏的水流到其他部件。
[0042]內(nèi)部耦合器32布置在冷卻水通道31的入口和出口處。內(nèi)部耦合器32分別布置在熱沉30的冷卻水通道31的入口和出口處。內(nèi)部連接管34連接內(nèi)部耦合器32和外部耦合器20。內(nèi)部連接管34將冷卻水從內(nèi)部空間14’輸送到熱沉30，并且通過內(nèi)部耦合器20將流入熱沉30中后流出的冷卻水輸送到冷卻水管。內(nèi)部連接管34可以由軟材料或金屬制成。
[0043]熱沉30附接至支撐板28，并且支撐板28豎向地直立，所以熱沉30也豎向地直立。熱源36附接至熱沉30 ο多個裝置，例如，IGBT，可以用作熱源36。
[0044]如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的子模塊10安裝在高層結(jié)構(gòu)40中。該結(jié)構(gòu)40約10米高，并且具有多層，并且子模塊10安裝在每一層上。子模塊10在結(jié)構(gòu)40的每一層上安裝并使用。
[0045]以下詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的具有如上所述配置的高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備的使用。
[0046]如圖6所示，子模塊10在結(jié)構(gòu)40的每一層上安裝并使用。子模塊10的供電單元12通過電纜連接至地面——結(jié)構(gòu)40被在此構(gòu)造——上的控制器40。來自控制器的控制信號通過電纜被發(fā)送到子模塊10的供電單元12中的控制板。發(fā)送到控制板的控制信號被發(fā)送到供電單元12中的部件，從而使子模塊10工作。子模塊10的工作狀態(tài)或子模塊10中的部件的工作狀態(tài)由顯示單元18示出。
[0047]熱源36在子模塊1工作的同時產(chǎn)生大量的熱量。冷卻水被供應(yīng)以去除熱量，并且在冷卻水流經(jīng)熱沉30中的冷卻水通道31的同時將熱量傳遞到外側(cè)。
[0048]也就是說，冷卻水管連接至外部耦合器20，以通過外部耦合器20中的一個將冷卻水供應(yīng)到供電單元12。冷卻水通過外部耦合器20被供應(yīng)到內(nèi)部連接管34，并且穿過內(nèi)部連接管34的冷卻水通過冷卻水通道31的入口處的內(nèi)部耦合器32流入到冷卻水通道31中。
[0049]在冷卻水通道31中流動的冷卻水帶走從熱源35傳遞到熱沉30的熱量，并且在冷卻水通過冷卻水通道31循環(huán)的同時，熱量通過在冷卻水通道32的出口處的內(nèi)部耦合器32被傳遞到內(nèi)部連接管34。冷卻水流經(jīng)在冷卻水通道31的出口處連接到內(nèi)部耦合器32的內(nèi)部連接管34、通過外部耦合器20流動到冷卻水管，然后排出供電單元12。在冷卻水管中流動的冷卻水流動到結(jié)構(gòu)40中的另一個冷卻結(jié)構(gòu)，并且將熱量排出到外側(cè)。已經(jīng)排出冷卻結(jié)構(gòu)中的熱量的冷卻水可以通過如上所述的路徑再次排出熱量。
[0050]子模塊10需要被維護(hù)。為了從結(jié)構(gòu)40取出子模塊10并且在地面上處理子模塊10，需要使得連接到顯示單元18的電纜和連接到外部耦合器20的冷卻水管分離。
[0051 ]在冷卻水從子模塊10完全排出之后，冷卻水管可以與外部耦合器20分離。顯然，當(dāng)可以打開和關(guān)閉外部耦合器20時，冷卻水管可以在兩個外部耦合器20都關(guān)閉的狀態(tài)下與外部耦合器20分離。因此，能夠從結(jié)構(gòu)40取下子模塊以用于維修。
[0052]冷卻水會從子模塊10滲漏的部分是熱沉30的冷卻水通道31的入口和出口、入口和出口處的內(nèi)部耦合器34以及穿過供電單元外殼14的前部15上的斜面16伸出的外部耦合器
20 ο
[0053]熱沉30的冷卻水通道31的入口和出口以及內(nèi)部耦合器34都布置成靠近內(nèi)部空間14 ’的底部。因此，S卩使冷卻水在這些位置滲漏，冷卻水對內(nèi)部空間14 ’中的其他部件的影響也很小。
[0054]另外，外部耦合器20還布置在前部15的下部，所以即使存在滲漏水，滲漏的水也不會給其它部件造成問題。特別地，當(dāng)水在外部耦合器20伸出供電單元外殼14的部分滲漏時，水在外部耦合器20的傾斜端部處滴落，但是水遠(yuǎn)離供電單元情況14滴落，所以滲漏水不會給子模塊10造成問題。
[0055]作為參考，內(nèi)部連接管34連接至內(nèi)部空間14’中的外部耦合器20的端部，外部耦合器20和內(nèi)部連接管34—旦連接就不分離，并且即使在這些部分滲漏水，滲漏的水也在內(nèi)部空間14 ’的底部處滴落，所以不存在問題。
[0056]另外，冷卻管與伸出供電單元外殼14的外部耦合器20的部分連接/分離，所以水會在這些部分滲漏。然而，在這些部分處滲漏的水被完全輸送到供電單元外殼14外側(cè)，所以該滲漏水不影響子模塊10。
[0057]另外，形成為穿過供電單元外殼14的一側(cè)的孔22允許工人容易地接近部件，例如，內(nèi)部空間14 ’中的熱沉30，所以在空氣在外側(cè)與內(nèi)部空間14，之間流動的同時，內(nèi)部空間14，中的熱量被排出到外側(cè)。為此，具有多個百葉窗片26的百葉窗板24布置在孔22上方。
[0058]以上描述了解釋本發(fā)明的精神的實例，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的基本特征的情況下可以以多種方式改變和修改該實例。因此，本文描述的實施例并非用于限制，而是解釋本發(fā)明的精神，并且本發(fā)明的范圍不受實施例的限制。一旦根據(jù)權(quán)利要求書理解本發(fā)明的保護(hù)范圍，并且本發(fā)明的等同范圍中的所有技術(shù)精神應(yīng)當(dāng)理解成包括在本發(fā)明的權(quán)益的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于高壓直流傳輸系統(tǒng)的模塊化冷卻設(shè)備，所述設(shè)備包括: 外殼，所述外殼形成外部形狀并且具有內(nèi)部空間； 外部耦合器，所述外部耦合器布置成穿過斜面并且與冷卻水管連接，所述斜面在所述外殼的前部的下部處向下傾斜； 熱沉，所述熱沉布置在所述內(nèi)部空間中、具有在其中的冷卻水通道并且安裝有熱源；以及 內(nèi)部耦合器，所述內(nèi)部耦合器布置在所述冷卻水通道的入口和出口處并且通過內(nèi)部連接管連接至所述外部耦合器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述熱沉布置在所述內(nèi)部空間中直立的支撐板的外側(cè)上，并且所述冷卻水通道的入口和出口形成在靠近所述內(nèi)部空間的底部的所述熱沉的下端處。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述外部耦合器具有允許和防止冷卻水在其中流動的功能。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述斜面通過切除所述外殼的前部與底部之間的邊緣來形成。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項所述的設(shè)備，其中，孔形成為穿過所述外殼的面向所述熱沉的一側(cè)，并且百葉窗板布置在所述孔上方。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述百葉窗板具有多個百葉窗片，以使得空氣在所述內(nèi)部空間與外部之間流動。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述孔和所述百葉窗板應(yīng)用于所述外殼的兩側(cè)。
【文檔編號】H05K7/20GK105830550SQ201480069444
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月24日
【發(fā)明人】金俊成, 鄭泓柱, 崔鐘允
【申請人】（株）曉星