專利名稱：一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子中的冷卻技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置。
背景技術(shù)：
近些年來，隨著功率電力電子技術(shù)的發(fā)展和交流裝置輸出容量的增大，需要采用大功率晶閘管元件，相應(yīng)提出了新的冷卻技術(shù)，如熱管冷卻和蒸發(fā)冷卻技術(shù)；換流閥結(jié)構(gòu)設(shè)計時要緊緊抓住晶閘管的冷卻問題，同時也要考慮其它因素，如絕緣問題；換流閥冷卻介質(zhì)的選擇則應(yīng)考慮熱流特性、電絕緣性、化學穩(wěn)定性(壽命和腐蝕)、對環(huán)境的影響和易燃性以及商業(yè)化程度；換流閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計與冷卻方式和絕緣方式有關(guān)，從絕緣方式看，換流閥有空氣絕緣、油絕緣和SF6絕緣；從冷卻方式看，換流閥有水冷卻、風冷卻、油冷卻和氟利昂冷卻等；閥的冷卻方式和絕緣方式的配合主要有4種形式，有空氣絕緣風冷卻、空氣絕緣水冷卻、油絕緣油冷卻和SF6絕緣氟冷卻，經(jīng)過多年研究實驗表明，晶閘管采用水冷可以大大改善冷卻效果，蒸發(fā)冷卻換熱系數(shù)最好，比熱容量最大，對流換熱能力最強，大大改善冷卻效果，在相同冷卻條件下，晶閘管的額定電流可以大大提高。目前，恒壓式蒸發(fā)冷卻作為一種高效冷卻技術(shù)，它依據(jù)冷卻介質(zhì)蒸發(fā)時的汽化潛熱來帶走發(fā)熱體的熱量，使其降溫。運行時，晶間管通過散熱器將熱量傳遞給蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，蒸發(fā)冷卻介質(zhì)吸收熱量，溫度升高，當達到一定壓力下的飽和溫度時，開始沸騰，介質(zhì)汽化吸熱，汽化后的介質(zhì)蒸汽在冷凝器中將熱量傳遞給二次冷卻水或把熱量傳送到周圍空氣中去，同時介質(zhì)蒸汽被冷卻為液體，回到冷卻系統(tǒng)中，繼續(xù)循環(huán)，形成密閉式無泵自循環(huán)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，具有可靠、合理、簡易的結(jié)構(gòu)，使用時操作簡單，價格低廉等特點。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明提供的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，包括晶閘管、冷凝器、阻尼電阻、冷凝管和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器一端通過冷凝管與冷凝器的進水口連接，所述蒸發(fā)器另一端通過冷凝管與冷凝器的出水口連接，所述晶間管設(shè)有晶間管散熱器， 所述晶間管、晶間管散熱器和所述阻尼電阻設(shè)置在蒸發(fā)器上，所述蒸發(fā)器與冷凝器之間還設(shè)置有液槽。本發(fā)明提供的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置技術(shù)方案中， 所述蒸發(fā)器另一端通過冷凝管液槽的一個口相連，所述液槽另一個口通過冷凝管與冷凝器的出水口連接。本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置技術(shù)方案中，所述晶閘管、晶閘管散熱器和阻尼電阻設(shè)置在所述蒸發(fā)器的外表面。
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本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置技術(shù)方案中，所述蒸發(fā)器為一個長方體結(jié)構(gòu)，所述晶間管和晶間管散熱器設(shè)置在蒸發(fā)器的左右外表面，所述阻尼電阻設(shè)置在蒸發(fā)器的上表面。本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置技術(shù)方案中，所述蒸發(fā)器上下面的內(nèi)部設(shè)有與蒸發(fā)器底面垂直的圓柱型通孔。本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置技術(shù)方案中，所述晶間管散散熱器串聯(lián)有飽和電抗器，一同設(shè)置在蒸發(fā)器的左右外表面。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明得到的有益效果是(1)冷卻效果較明顯利用汽化潛熱，熱交換效率高，溫升低，只要介質(zhì)不完全汽化，就能保證溫度均勻，無局部過熱點。若能選用合適的介質(zhì)，則各發(fā)熱部件都能得到冷卻。(2)損耗小、效率高減少了材料損耗，總效率可提高，冷凝器的換熱條件遠優(yōu)于空氣冷卻器，使用普通清潔水，不需水處理裝置。(3)運行安全氟里昂R113冷卻介質(zhì)具有良好絕緣性能，20°C、50kV時，氟里昂的擊穿距離d = 20mm，遠好于空氣的絕緣性，若發(fā)生火災(zāi)或產(chǎn)生電弧，R113不僅不可燃，而且具有滅弧能力。R113沒有毒性，粘性低，表面張力小，熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性都很好，有可能控制冷卻系統(tǒng)內(nèi)部事故的擴大。(4)沒有風扇，噪音小。(5)維護方便，經(jīng)濟性好冷卻介質(zhì)循環(huán)動力由可控硅熱損耗提供，不需外加動力，整個系統(tǒng)自成獨立的自循環(huán)系統(tǒng)，維護方便。


圖1為一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置蒸發(fā)器剖視圖；其中，1-冷凝器，2-冷凝管，3-晶間管，4-蒸發(fā)器，5-阻尼電阻，6_液槽，7_出水口，8-進水口，9-飽和電抗器，10-圓柱形通孔，11-晶閘管散熱器。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例1 如圖1-2所示，本例的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，包括晶閘管3、冷凝器1、阻尼電阻5、冷凝管2和蒸發(fā)器4，蒸發(fā)器4 一端通過冷凝管2與冷凝器1的進水口 8連接，蒸發(fā)器4另一端通過冷凝管2與冷凝器1的出水口 7連接，晶閘管3 設(shè)有晶閘管散熱器11，晶閘管3、晶閘管散熱器11和阻尼電阻5設(shè)置在蒸發(fā)器4上，蒸發(fā)器 4與冷凝器1之間還設(shè)置有液槽6，蒸發(fā)器4另一端通過冷凝管2液槽6的一個口相連，液槽6另一個口通過冷凝管2與冷凝器1的出水口 7連接，晶閘管3、晶閘管散熱器11和阻尼電阻5設(shè)置在蒸發(fā)器4的外表面，蒸發(fā)器4為一個長方體結(jié)構(gòu)，晶閘管3和晶閘管散熱器 11設(shè)置在蒸發(fā)器4的左右外表面，阻尼電阻5設(shè)置在蒸發(fā)器4的上表面，所述蒸發(fā)器4上下面的內(nèi)部設(shè)有與蒸發(fā)器4底面垂直的圓柱型通孔10，晶閘管散散熱器11串聯(lián)有飽和電抗器 9，一同設(shè)置在蒸發(fā)器4的左右外表面。
蒸發(fā)器4在上下方向有多個孔狀沸騰部分，一方面作為蒸汽通道，另一方面可以強化沸騰換熱。由于晶閘管3體積較小，它與蒸發(fā)器4的接觸面積小，必然會影響到換熱效率。恒壓式蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的特點是除了安裝晶閘管3的蒸發(fā)器4箱體外，又增加了一個容積可變的液槽6結(jié)構(gòu)。晶閘管3不發(fā)熱時，在冷卻容器內(nèi)充滿了冷媒液，此時冷凝器1 內(nèi)的內(nèi)壓保持大氣壓；當晶閘管3產(chǎn)生熱負載時，在蒸發(fā)器4內(nèi)沸騰的冷媒蒸汽上升，進入冷凝管2冷凝成液體，自動地經(jīng)過連通管貯存在液槽6中，這一狀態(tài)內(nèi)壓也維持在大氣壓。 一旦晶閘管3變?yōu)闊o熱負載時，為消除冷凝管2內(nèi)的蒸汽，冷媒液從液槽6經(jīng)過連通管充滿冷凝管2。這樣，在此冷卻系統(tǒng)中，不管有無熱負載，通?？梢员ＷC在大氣壓狀態(tài)下蒸發(fā)冷卻。最后應(yīng)該說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，包括晶閘管(3)、冷凝器(1)、阻尼電阻(5)、冷凝管(2)和蒸發(fā)器，其特征在于所述蒸發(fā)器(4)一端通過冷凝管(2)與冷凝器(1)的進水口(8)連接，所述蒸發(fā)器(4)另一端通過冷凝管( 與冷凝器(1) 的出水口(7)連接，所述晶閘管(3)設(shè)有晶閘管散熱器(11)，所述晶閘管(3)、晶閘管散熱器(11)和所述阻尼電阻( 設(shè)置在蒸發(fā)器(4)上，所述蒸發(fā)器(4)與冷凝器(1)之間還設(shè)置有液槽(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，其特征在于所述蒸發(fā)器(4)另一端通過冷凝管( 液槽(6)的一個口相連，所述液槽(6)另一個口通過冷凝管(2)與冷凝器(1)的出水口(7)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，其特征在于所述晶閘管(3)、晶閘管散熱器(11)和阻尼電阻(5)設(shè)置在所述蒸發(fā)器的外表
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，其特征在于所述蒸發(fā)器(4)為一個長方體結(jié)構(gòu)，所述晶閘管(3)和晶閘管散熱器(11)設(shè)置在蒸發(fā)器的左右外表面，所述阻尼電阻( 設(shè)置在蒸發(fā)器的上表面。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，其特征在于所述蒸發(fā)器(4)上下面的內(nèi)部設(shè)有與蒸發(fā)器(4)底面垂直的圓柱型通孔(10)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，其特征在于所述晶閘管散散熱器(11)串聯(lián)有飽和電抗器(9)，一同設(shè)置在蒸發(fā)器的左右外表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力電子中的冷卻技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種基于恒壓式蒸發(fā)冷卻技術(shù)的直流換流閥冷卻裝置，包括晶閘管、冷凝器、阻尼電阻、冷凝管和蒸發(fā)器，蒸發(fā)器一端通過冷凝管與冷凝器的進水口連接，蒸發(fā)器另一端通過冷凝管與冷凝器的出水口連接，晶閘管設(shè)有晶閘管散熱器，晶閘管、晶閘管散熱器和阻尼電阻設(shè)置在蒸發(fā)器上，蒸發(fā)器與冷凝器之間還設(shè)置有液槽，具有可靠、合理、簡易的結(jié)構(gòu)，使用時操作簡單，價格低廉等特點。
文檔編號H05K7/20GK102185463SQ20111007200
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者周建輝, 溫家良, 魏曉光 申請人:中國電力科學研究院