專利名稱：一種電力電子發(fā)熱元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種電力電子元件的冷卻方法、裝 置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力電子集成技術(shù)的迅速發(fā)展，目前電力電子設(shè)備朝著功能越來越完善、體 積越來越小、功率等級越來越高的方向上前進(jìn)。隨之來的，由電力電子設(shè)備內(nèi)部的電力電子 元件產(chǎn)生的高熱能密度影響電力電子設(shè)備的正常運(yùn)作的原因，使對其進(jìn)行散熱的問題成了 電力電子領(lǐng)域首要解決的技術(shù)問題。
目前，電力電子領(lǐng)域解決上述電力電子元件散熱問題的方法主要有三種第一種 是風(fēng)冷方法將裝有電力電子元件的散熱單元安裝在密閉的風(fēng)道內(nèi)，利用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動，使空氣 在風(fēng)道內(nèi)流動，從而帶走電力電子元件產(chǎn)生的熱量。這種方法需要配備風(fēng)機(jī)及密閉的風(fēng)道， 體積龐大，安裝不方便，且風(fēng)冷的散熱效果不好。第二種是油冷方法利用冷卻油的流動帶 走電力電子元件產(chǎn)生的熱量。這種方法中冷卻油的粘度大，散熱效果有限，而且冷卻油燃點(diǎn) 較低，在電力電子元件這種熱量聚集大的場合有起火爆炸的隱患。同時(shí)在拆裝時(shí)，泄露的冷 卻油存在污染環(huán)境的可能。第三種是水冷方法利用冷卻水的流動帶走電力電子元件產(chǎn)生 的熱量。這種方法中的冷卻水容易結(jié)垢，堵塞管道，并且冷卻水在低于零度時(shí)結(jié)冰以后就不 能在管道中流動降溫了。
由此可見，以上三種散熱方法都不能對電力電子元件起到很好的降溫作用，都存 在各種各樣的問題，使電子電力元件的散熱效果低。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電力電子元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有 技術(shù)中的散熱方法對電子電力元件的散熱效果低的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
一種電力電子元件的冷卻方法，包括
引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；
使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工 作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；
導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
優(yōu)選的，在引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中之前 還包括
對需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。
優(yōu)選的，對所述引入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的具體過程包括
實(shí)時(shí)監(jiān)測所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)；
接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；
當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；
當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
一種電力電子元件的冷卻裝置，包括
內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元，以及位于所述散熱單元內(nèi)部，環(huán)繞在所述電 力電子元件周圍的冷媒承載模塊；
與所述散熱單元進(jìn)口端的冷媒承載模塊相連接的冷媒進(jìn)管，用于將液態(tài)冷媒引入 至所述散熱單元內(nèi)的冷媒承載模塊中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中， 吸收了所述電力電子兀件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；
與所述散熱單元出口端的冷媒承載模塊相連接的冷媒出管，用于導(dǎo)出所述氣態(tài)冷 媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
優(yōu)選的，上述電力電子元件的冷卻裝置中，所述冷媒承載模塊包括
冷媒管，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒管中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工作 時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
優(yōu)選的，上述電力電子元件的冷卻裝置中，所述冷媒承載模塊包括
冷媒槽道，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒槽道中流動，其中，吸收了所述電力電子元件 工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
優(yōu)選的，上述電力電子元件的冷卻裝置中，還包括
設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管前端并與所述冷媒進(jìn)管相連接的流量控制單元，用于對所述 需要引入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。
優(yōu)選的,上述電力電子元件的冷卻裝置中，所述流量控制單元包括
設(shè)置于所述散熱單元表面上的多個溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測所述電力電子元件 的溫度并獲得監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)；
與所述多個溫度傳感器相連接的上位機(jī)，用于接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值 進(jìn)行比較；
與所述上位機(jī)相連接的電子膨脹閥，用于當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加 大液態(tài)冷媒流量；
當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
優(yōu)選的，上述電力電子元件的冷卻裝置中，還包括
分別設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管與所述散熱單元之間，以及設(shè)置于所述冷媒出管與所述 散熱單元之間的截止閥，兩個所述截止閥，用于當(dāng)拆裝所述散熱單元時(shí)，阻止所述散熱單元 內(nèi)的冷媒通過所述冷媒進(jìn)管和/或所述冷媒出管流出所述散熱單元。
一種電力電子元件的冷卻系統(tǒng)，包括
如上所述的電力電子元件的冷卻裝置；
與所述電力電子元件的冷卻裝置內(nèi)的冷媒進(jìn)管相連接的動力裝置。
經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開了一種電力電子元件的 冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，采用冷媒冷卻的方法，首先，引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子 元件周圍的冷媒承載模塊中；然后，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中吸收 了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；最后，導(dǎo)出所述氣態(tài) 冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。通過使液態(tài)冷媒在環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中流動，液態(tài)冷媒會吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成氣態(tài) 冷媒，并隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量。對工作中的電力電子元件達(dá) 到了很好的冷卻散熱效果。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一公開的一種電力電子元件的冷卻方法流程圖2為本發(fā)明實(shí)施例二公開的又一種電力電子元件的冷卻方法流程圖3為本發(fā)明實(shí)施例二公開的又一種電力電子元件的冷卻方法中對需要引入的 所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的具體方法流程圖4為本發(fā)明實(shí)施例三公開的一種電力電子元件的冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例四公開的又一種電力電子元件的冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明實(shí)施例四公開的又一種電力電子元件的冷卻裝置中的流量控制單 元結(jié)構(gòu)示意圖7為本發(fā)明實(shí)施例五公開的又一種電力電子元件的冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明公開了一種電力電子元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的 散熱方法對電子電力元件的散熱效果低的問題。具體的實(shí)施方式通過以下實(shí)施例進(jìn)行說 明。
實(shí)施例一
本發(fā)明實(shí)施例一公開的一種電力電子元件的冷卻方法，其流程圖如圖1所示，主 要包括以下步驟
步驟Sll :引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；
在執(zhí)行步驟Sll的過程中，通過被外部電動機(jī)帶動下的壓縮機(jī)驅(qū)動冷媒進(jìn)管工 作，進(jìn)而冷媒進(jìn)管抽取外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊 中。
步驟S12 :使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中，吸收了所述電力電 子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；
在執(zhí)行步驟S12的過程中，當(dāng)所述冷媒進(jìn)管抽取外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電 力電子元件周圍的冷媒承載模塊中時(shí)，液態(tài)冷媒在外部壓縮機(jī)的帶動下在冷媒承載模塊中 流動，液態(tài)冷媒就會通過相變換吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，并轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒。
步驟S13 :導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
在執(zhí)行步驟S13的過程中，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的 液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒，所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒在外部壓縮機(jī)的帶動 下隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量，有效的降低了電力電子元件的工作 結(jié)溫，進(jìn)而提高了電力電子元件的電流輸出能力，同時(shí)提高了功率器件的參數(shù)使用率，減少 了電力電子元件的工作損耗，延長了電力電子元件的工作壽命。
經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例通過采用冷媒冷卻的方法， 首先，引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；然后，使所述液態(tài) 冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài) 冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；最后，導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。通過使液態(tài)冷 媒在環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中流動，液態(tài)冷媒會吸收周圍電力電子 元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒，并隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了 吸收的熱量。對工作中的電力電子元件達(dá)到了很好的冷卻散熱效果。也就是利用冷媒相變 吸收電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，冷媒在常溫常壓下為氣態(tài)，不會在管道內(nèi)結(jié)垢，進(jìn)而 不會堵塞管道以及污染環(huán)境。同時(shí)冷媒在冷媒承載模塊中流動，不需要安裝風(fēng)機(jī)、風(fēng)道等結(jié) 構(gòu)，體積緊湊，安裝方便。
實(shí)施例二
基于上述實(shí)施例一公開的一種電力電子兀件的冷卻方法，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明該 實(shí)施例二也公開了一種電力電子元件的冷卻方法，其流程圖如圖2所示，主要包括以下步 驟
步驟S21 :對需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制；
在執(zhí)行步驟S21的過程中，當(dāng)電力電子元件需要工作在更高電流的環(huán)境下，電力 電子元件的發(fā)熱量就會更多，這時(shí)則需要加大冷媒的流量才能夠滿足冷卻散熱的要求；當(dāng) 電力電子元件工作在低電流的環(huán)境下，發(fā)熱量少時(shí)，則需減小冷媒的流量。
步驟S22 :引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；
在執(zhí)行步驟S22的過程中，通過被外部電動機(jī)帶動下的壓縮機(jī)驅(qū)動冷媒進(jìn)管工 作，進(jìn)而冷媒進(jìn)管抽取外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊 中。
步驟S23 :使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中，吸收了所述電力電 子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；
在執(zhí)行步驟S23的過程中，當(dāng)所述冷媒進(jìn)管抽取外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電 力電子元件周圍的冷媒承載模塊中時(shí)，液態(tài)冷媒在外部壓縮機(jī)的帶動下在冷媒承載模塊中 流動，液態(tài)冷媒就會通過相變換吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，并轉(zhuǎn)化成氣態(tài) 冷媒。
步驟S24 :導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
在執(zhí)行步驟S24的過程中，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的 液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒，所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒在外部壓縮機(jī)的帶動 下隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量，有效的降低了電力電子元件的工作結(jié)溫，進(jìn)而提高了電力電子元件的電流輸出能力，同時(shí)提高了功率器件的參數(shù)使用率，減少 了電力電子元件的工作損耗，延長了電力電子元件的工作壽命。
基于上述電力電子元件的冷卻方法，具體的，如圖3所示，在執(zhí)行步驟S21中對需 要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的具體過程包括
S211 :實(shí)時(shí)監(jiān)測所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)；
在執(zhí)行步驟S211的過程中，在散熱單元表面上安裝了多個溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測 散熱單元內(nèi)部的溫度，并各自獲取所監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)。
S212 :接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；
在執(zhí)行步驟S212的過程中，設(shè)置有與上述步驟S211中的多個溫度傳感器相連接 的上位機(jī)，所述多個溫度傳感器將各自監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)，然后上位機(jī)將得 到的多組溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，取平均值，得到平均的溫度數(shù)據(jù)，最后再與內(nèi)部存儲的預(yù)設(shè)溫 度值進(jìn)行比較、分析。當(dāng)比較得出所述平均的溫度數(shù)據(jù)值高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，則發(fā)出加大液 態(tài)冷媒流量的信號；當(dāng)比較得出所述平均的溫度數(shù)據(jù)值低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，則發(fā)出減小液 態(tài)冷媒流量的信號。
S213 :當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；
當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
在執(zhí)行步驟S213的過程中，設(shè)置有與上述步驟S212中的上位機(jī)相連接的電子膨 脹閥，接收上位機(jī)關(guān)于流量控制的信號。當(dāng)接收到加大液態(tài)冷媒流量的信號時(shí)，則適量開啟 閥門，加大液態(tài)冷媒的流量；當(dāng)接收到減小液態(tài)冷媒流量的信號時(shí)，則適量關(guān)閉閥門，減小 液態(tài)冷媒的流量。
經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例增加的在引入液態(tài)冷媒至 環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中之前，對需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流 量控制的步驟，按照實(shí)際電力電子元件的發(fā)熱情況調(diào)節(jié)冷媒的流量，當(dāng)電力電子元件需要 工作在更高電流的環(huán)境下，電力電子元件的發(fā)熱量就會更多，這時(shí)則需要加大冷媒的流量 才能夠滿足冷卻散熱的要求，達(dá)到很好的散熱效果；當(dāng)電力電子元件工作在低電流的環(huán)境 下，發(fā)熱量少時(shí)，則需減小冷媒的流量，提高了冷媒的使用率，以便于節(jié)約冷媒的用量，減少 成本。
上述本發(fā)明公開的實(shí)施例中詳細(xì)描述了 一種電力電子兀件的冷卻方法，對于本發(fā) 明所公開的一種電力電子元件的冷卻方法可采用多種形式的裝置實(shí)現(xiàn)，因此本發(fā)明還公開 了下述的一種電力電子元件的冷卻裝置，下面給出具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例三
本發(fā)明實(shí)施例三公開了一種電力電子元件的冷卻裝置，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要 包括散熱單元Al、冷媒承載模塊A2、冷媒進(jìn)管A3和冷媒出管A4。
內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元Al，以及位于所述散熱單元Al內(nèi)部，環(huán)繞在所 述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2 ；
與所述散熱單元Al進(jìn)口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒進(jìn)管A3，用于將液態(tài) 冷媒引入至所述散熱單元Al內(nèi)的冷媒承載模塊A2中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模 塊A2中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷 媒；
與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4，用于導(dǎo)出所 述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
通過被外部電動機(jī)帶動下的壓縮機(jī)驅(qū)動冷媒進(jìn)管A3工作，進(jìn)而冷媒進(jìn)管A3抽取 外部的液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2中。液態(tài)冷媒在外部 壓縮機(jī)的帶動下在冷媒承載模塊A2中流動，液態(tài)冷媒就會通過相變換吸收周圍電力電子 元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，并轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒。所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒在 外部壓縮機(jī)的帶動下從與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4 處被導(dǎo)出冷媒承載模塊A2，同時(shí)帶走了吸收的熱量，有效的降低了電力電子元件的工作結(jié) 溫，進(jìn)而提高了電力電子元件的電流輸出能力，同時(shí)提高了功率器件的參數(shù)使用率，減少了 電力電子元件的工作損耗，延長了電力電子元件的工作壽命。
基于上述電力電子元件的冷卻裝置，具體的，所述環(huán)繞在電力電子元件周圍的冷 媒承載模塊A2包括
冷媒管BI，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒管BI中流動，其中，吸收了所述電力電子元 件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
具體的，所述環(huán)繞在電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2包括
冷媒槽道B2，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒槽道B2中流動，其中，吸收了所述電力電 子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
基于上述本發(fā)明公開的一種電力電子元件的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)，在利用該電力電子 元件的冷卻裝置進(jìn)行電力電子元件的冷卻時(shí)，具體為
首先，從與所述散熱單元Al進(jìn)口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒進(jìn)管A3引入 液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2中。
然后，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊A2中流動，其中吸收了所述電力電子 元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
最后，經(jīng)與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4導(dǎo)出 所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
基于上述電力電子元件的冷卻方法，通過使液態(tài)冷媒在環(huán)繞在所述電力電子元件 周圍的冷媒承載模塊A2中流動，液態(tài)冷媒會吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn) 而轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒，并隨著冷媒出管A4被導(dǎo)出冷媒承載模塊A2的同時(shí)帶走了吸收的熱量。 對工作中的電力電子元件達(dá)到了很好的冷卻散熱效果。也就是利用冷媒相變吸收電力電子 元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，冷媒在常溫常壓下為氣態(tài)，不會在管道內(nèi)結(jié)垢，進(jìn)而不會堵塞管道 以及污染環(huán)境。同時(shí)冷媒在冷媒承載模塊中流動，不需要安裝風(fēng)機(jī)、風(fēng)道等結(jié)構(gòu)，體積緊湊， 結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
實(shí)施例四
本發(fā)明實(shí)施例四公開了一種電力電子元件的冷卻裝置，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要 包括散熱單元Al、冷媒承載模塊A2、冷媒進(jìn)管A3、冷媒出管A4和流量控制單元A5。
內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元Al，以及位于所述散熱單元Al內(nèi)部，環(huán)繞在所 述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2 ；
與所述散熱單元Al進(jìn)口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒進(jìn)管A3，用于將液態(tài) 冷媒引入至所述散熱單元Al內(nèi)的冷媒承載模塊A2中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊A2中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4，用于導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒；設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管A3前端并與所述冷媒進(jìn)管A3相連接的流量控制單元A5，用于對所述需要弓I入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。當(dāng)電力電子元件需要工作在更高電流的環(huán)境下，電力電子元件的發(fā)熱量就會更多，這時(shí)則需要通過與所述冷媒進(jìn)管A3相連接的流量控制單元A5加大冷媒的流量才能夠滿足冷卻散熱的要求；當(dāng)電力電子元件工作在低電流的環(huán)境下，發(fā)熱量少時(shí)，則需要通過與所述冷媒進(jìn)管A3相連接的流量控制單元A5減小冷媒的流量。具體的，如圖6所示,所述流量控制單元A5包括溫度傳感器A51、上位機(jī)A52和電子膨脹閥A53。設(shè)置于所述散熱單元Al表面上的多個溫度傳感器A51，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)；與所述多個溫度傳感器A51相連接的上位機(jī)A52，用于接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；與所述上位機(jī)A52相連接的電子膨脹閥A53，用于當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。所述設(shè)置于所述散熱單元Al表面上的多個溫度傳感器A51將各自監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)A52，然后上位機(jī)A52將得到的多組溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，取平均值，得到平均的溫度數(shù)據(jù)，最后再與內(nèi)部存儲的預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較、分析。當(dāng)比較得出所述平均的溫度數(shù)據(jù)值高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，則發(fā)出加大液態(tài)冷媒流量的信號至與上位機(jī)A52相連接的電子膨脹閥A53，所述電子膨脹閥A53接收到上位機(jī)A52發(fā)送的加大液態(tài)冷媒流量的信號后，適量開啟閥門，加大液態(tài)冷媒的流量；當(dāng)比較得出所述平均的溫度數(shù)據(jù)值低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，則發(fā)出減小液態(tài)冷媒流量的信號至與上位機(jī)A52相連接的電子膨脹閥A53，所述電子膨脹閥A53接收到上位機(jī)A52發(fā)送的減小液態(tài)冷媒流量的信號后，適量關(guān)閉閥門，減小液態(tài)冷媒的流量?；谏鲜霰景l(fā)明公開的一種電力電子元件的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)，在利用該電力電子元件的冷卻裝置進(jìn)行電力電子元件的冷卻時(shí)，本實(shí)施例增加的在引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2中之前，對需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的步驟，按照實(shí)際電力電子元件的發(fā)熱情況調(diào)節(jié)冷媒的流量，當(dāng)電力電子元件需要工作在更高電流的環(huán)境下，電力電子元件的發(fā)熱量就會更多，這時(shí)則需要加大冷媒的流量才能夠滿足冷卻散熱的要求，達(dá)到很好的散熱效果；當(dāng)電力電子元件工作在低電流的環(huán)境下，發(fā)熱量少時(shí)，則需減小冷媒的流量，提高了冷媒的使用率，以便于節(jié)約冷媒的用量，減少成本。實(shí)施例五本發(fā)明實(shí)施例五公開了一種電力電子元件的冷卻裝置，其結(jié)構(gòu)如圖7所示，主要包括散熱單元Al、冷媒承載模塊A2、冷媒進(jìn)管A3、冷媒出管A4、流量控制單元A5和截止閥A6。
內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元Al，以及位于所述散熱單元Al內(nèi)部，環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊A2 ；與所述散熱單元Al進(jìn)口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒進(jìn)管A3，用于將液態(tài)冷媒引入至所述散熱單元Al內(nèi)的冷媒承載模塊A2中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊A2中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；與所述散熱單元Al出口端的冷媒承載模塊A2相連接的冷媒出管A4，用于導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒；設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管A3前端并與所述冷媒進(jìn)管A3相連接的流量控制單元A5，用于對所述需要引入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制；分別設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管A3與所述散熱單元Al之間，以及設(shè)置于所述冷媒出管A4與所述散熱單元Al之間的截止閥A6，兩個所述截止閥A6，用于當(dāng)拆裝所述散熱單元時(shí)，阻止所述散熱單元內(nèi)的冷媒通過所述冷媒進(jìn)管A3和/或所述冷媒出管A4流出所述散熱單元Al。當(dāng)需要拆卸所述散熱單元Al時(shí)，可將分別設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管A3與所述散熱單元Al之間，以及設(shè)置于所述冷媒出管A4與所述散熱單元Al之間的截止閥A6鎖緊，這樣冷媒承載模塊A2中的冷媒就不會經(jīng)冷媒進(jìn)管A3，和/或，冷媒出管A4流出所述散熱單元Al，也就不會造成冷媒的浪費(fèi)。進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開了一種電力電子元件的冷卻系統(tǒng)，包括如上項(xiàng)所述的電力電子元件的冷卻裝置；與所述電力電子元件的冷卻裝置內(nèi)的冷媒進(jìn)管A3相連接的動力裝置。所述動力裝置包括電動機(jī)，以及與電動機(jī)相連接的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)連接到所述電力電子元件的冷卻裝置內(nèi)的冷媒進(jìn)管A3上。電動機(jī)帶動壓縮機(jī)，為從所述冷媒進(jìn)管A3向所述冷媒承載模塊A2中引入液態(tài)冷媒、液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊A2中流動以及從所述冷媒出管A4中導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒提供動力。綜上所述與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開了一種電力電子元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，采用冷媒冷卻的方法，首先，引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；然后，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；最后，導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。通過使液態(tài)冷媒在環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中流動，液態(tài)冷媒會吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒，并隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量，也就是利用冷媒相變吸收電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，對工作中的電力電子元件達(dá)到了很好的冷卻散熱效果。本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電力電子兀件的冷卻方法,其特征在于,包括弓I入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中之前還包括對需要引入的所述液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對所述引入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制的具體過程包括實(shí)時(shí)監(jiān)測所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)；接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
4.一種電力電子元件的冷卻裝置，其特征在于，包括內(nèi)部設(shè)有電力電子元件的散熱單元，以及位于所述散熱單元內(nèi)部，環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊；與所述散熱單元進(jìn)口端的冷媒承載模塊相連接的冷媒進(jìn)管，用于將液態(tài)冷媒引入至所述散熱單元內(nèi)的冷媒承載模塊中，使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；與所述散熱單元出口端的冷媒承載模塊相連接的冷媒出管，用于導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述冷媒承載模塊包括冷媒管，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒管中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述冷媒承載模塊包括冷媒槽道，所述液態(tài)冷媒在所述冷媒槽道中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管前端并與所述冷媒進(jìn)管相連接的流量控制單元，用于對所述需要弓I入的液態(tài)冷媒進(jìn)行流量控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述流量控制單元包括設(shè)置于所述散熱單元表面上的多個溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測所述電力電子元件的溫度并獲得監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)；與所述多個溫度傳感器相連接的上位機(jī)，用于接收所述溫度數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較；與所述上位機(jī)相連接的電子膨脹閥，用于當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，加大液態(tài)冷媒流量；當(dāng)所述溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，減小液態(tài)冷媒流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括分別設(shè)置于所述冷媒進(jìn)管與所述散熱單元之間，以及設(shè)置于所述冷媒出管與所述散熱單元之間的截止閥，兩個所述截止閥，用于當(dāng)拆裝所述散熱單元時(shí)，阻止所述散熱單元內(nèi)的冷媒通過所述冷媒進(jìn)管和/或所述冷媒出管流出所述散熱單元。
10.一種電力電子兀件的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求4-9中任意一項(xiàng)所述的電力電子元件的冷卻裝置；與所述電力電子元件的冷卻裝置內(nèi)的冷媒進(jìn)管相連接的動力裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力電子元件的冷卻方法、裝置及系統(tǒng)，該方法包括引入液態(tài)冷媒至環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中；使所述液態(tài)冷媒在所述冷媒承載模塊中流動，其中，吸收了所述電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的液態(tài)冷媒轉(zhuǎn)化為氣態(tài)冷媒；導(dǎo)出所述氣態(tài)冷媒和所述液態(tài)冷媒的混合冷媒。通過使液態(tài)冷媒在環(huán)繞在所述電力電子元件周圍的冷媒承載模塊中流動，液態(tài)冷媒會吸收周圍電力電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成氣態(tài)冷媒，并隨著被導(dǎo)出冷媒承載模塊的同時(shí)帶走了吸收的熱量。對工作中的電力電子元件達(dá)到了很好的冷卻散熱效果。
文檔編號H05K7/20GK103052305SQ201310006238
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者吳頂峰, 楊林, 劉海濤, 王婷, 梁志偉, 李宇 申請人:南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司