變頻器設備的散熱結構和控制方法及設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于VSD設備的散熱結構，包括：電子元件陣列，其具有第一端和相對的第二端，該陣列中的電子元件在工作時產生熱量；散熱風扇，其在所述陣列的第一端，用于引導冷卻氣流在所述第一端和第二端之間流動以冷卻所述陣列中的電子元件，控制裝置，其控制所述風扇運行，其中，所述控制裝置控制所述風扇，以使得所述風扇在第一時間段內以第一旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第二端至所述第一端流動，且所述風扇在第二時間段內以與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第一端至所述第二端流動。還涉及用于控制該散熱結構的方法以及包括該散熱結構的VSD設備。
【專利說明】變頻器設備的散熱結構和控制方法及設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于VSD設備的散熱結構，特別涉及一種具有雙方向旋轉的風扇的散熱結構和用于控制該散熱結構的方法。還涉及一種包括該散熱結構的VSD設備。
【背景技術】
[0002]在變頻器(VSD，S卩Variable Speed Drive)設備中，由于電容器和其它電子元件在工作時產生熱量，如果這些熱量不能及時有效地排出，則會造成電容器和其它電子元件溫度上升，甚至會造成設備故障。因此需要設置有散熱結構來引導冷空氣穿過發熱元件，以把熱量排出到設備外。通常，在傳統的VSD設備中設置有散熱風扇，該風扇設置在電容器陣列的第一端，且該風扇僅能以單一方向旋轉，引導熱空氣從相對的第二端流動經過電容器陣列至該第一端。由于冷空氣在第二端時就開始吸收熱量從而溫度上升，因此，該溫度上升的空氣到達第一端時對位于第一端的電容器的冷卻效果下降。其結果是，對于整個電容器陣列而言，隨著工作時間的增加，位于陣列第一端的電容器的溫度越來越高于位于第二端的電容器的溫度。由于第一端的電容器不能得到充分的冷卻，其使用壽命下降，甚至會導致設備的故障。因此，存在對于能夠對整個電容器陣列的兩端的電容器都能進行充分冷卻的散熱結構的需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是要消除VSD設備中的電子元件的散熱不均勻的缺點。
[0004]本發明提供了一種用于VSD設備的散熱結構，該散熱結構包括:
[0005]-電子元件陣列，該陣列具有第一端和相對的第二端，該陣列中的電子元件在工作時產生熱量；
[0006]-散熱風扇，該風扇設置在所述陣列的第一端，用于引導冷卻氣流在所述第一端和第二端之間流動以冷卻所述陣列中的電子元件，
[0007]-控制裝置，該控制裝置控制所述風扇運行，
[0008]-其中，所述控制裝置控制所述風扇，以使得:所述風扇在第一時間段內以第一旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第二端至所述第一端流動，且所述風扇在第二時間段內以與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第一端至所述第二端流動。
[0009]根據本發明的一方面，所述電子元件包括電容器。
[0010]根據本發明的一方面，所述控制裝置控制所述風扇，以使得所述風扇以所述第一時間段和所述第二時間段交替運行。
[0011]根據本發明的一方面，該散熱結構還包括用于感測第一端和第二端處的電子元件溫度的傳感器。
[0012]根據本發明的一方面，該控制裝置根據第一端和第二端處的傳感器感測的溫度來控制第一時間段和第二時間段的時長。
[0013]根據本發明的另一方面，所述風扇為雙向軸流式散熱風扇。
[0014]根據本發明的另一方面，所述風扇為交流電機風扇。
[0015]根據本發明的另一方面，所述控制裝置根據從CPU發出的脈沖信號交替改變供給到風扇的電流方向。
[0016]本發明還提供一種包括如上所述的散熱結構的VSD設備。
[0017]本發明還提供一種用于控制VSD設備的散熱結構的方法，該散熱結構包括:
[0018]-電子元件陣列，該陣列具有第一端和相對的第二端，該陣列中的電子元件在工作時產生熱量；
[0019]-散熱風扇，該風扇設置在所述陣列的第一端，用于引導冷卻氣流在所述第一端和第二端之間流動以冷卻所述陣列中的電子元件，
[0020]-控制裝置，該控制裝置控制所述風扇運行，
[0021]-所述方法包括步驟:
[0022]a)通過所述控制裝置控制所述風扇，以使得所述風扇在第一時間段內沿第一旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第二端至所述第一端流動，和
[0023]b)通過所述控制裝置控制所述風扇，以使得所述風扇在第二時間段內沿與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第一端至所述第二端流動。
[0024]根據本發明的一方面，該方法還包括:重復a)步驟和b)步驟。
[0025]通過本發明，可提供改善VSD設備中的散熱效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是具有根據本發明的散熱結構的VSD設備的立體圖；
[0027]圖2是風扇沿第一旋轉方向旋轉時的VSD設備中的冷卻氣流流動示意圖；
[0028]圖3是風扇沿第二旋轉方向旋轉時的VSD設備中的冷卻氣流流動示意圖；
[0029]圖4是控制電路的示意圖。
【具體實施方式】
[0030]VSD設備I可具有電子元件陣列(例如電容器陣列2)、散熱風扇3、散熱片4、和其它電子元件(未示出)。電容器陣列2、散熱風扇3、散熱片4、和其它電子元件可位于VSD設備I的箱體(未示出)內。
[0031]在VSD設備I工作時，箱體內的電容器陣列2和其它電子元件可產生熱量，造成這些電子元件自身溫度和箱體內的溫度上升。因此，設置在VSD設備I中的散熱風扇3旋轉從而引導空氣流穿過電容器陣列2和其它電子元件對其進行冷卻，并將氣流通過通風孔(未示出)排出到VSD設備I的箱體之外。
[0032]電容器陣列2可包括多個電容器，例如三個電容器C100-C102。當然，電容器陣列不限于包括三個電容器C100-C102，而是可包括任意數量的電容器。
[0033]應理解，雖然本發明以電容器陣列2為例對VSD設備中的電子元件進行了說明，但是該實例不是要限制本發明于電容器陣列，而是可應用于其它電子元件陣列。
[0034]散熱風扇3設置在電容器陣列2附近，用于對電容器陣列中的多個電容器進行散熱。通常，電容器陣列2包括相對的第一端21和第二端22。散熱風扇3可布置在第一端21或第二端22處。散熱風扇3可包括一個或多個風扇，例如一個、兩個、三個、四個等。
[0035]散熱風扇3可為軸流式風扇。在一個實例中，散熱風扇3例如為交流風扇,其額定電壓為230Vac。散熱風扇3為可雙方向旋轉的風扇，其可順時針旋轉和逆時針旋轉。如圖2所示，當風扇3順時針旋轉時，引導氣流從電容器陣列2的第二端22至第一端21流動，氣流依此對電容器C102、ClOl和ClOO進行冷卻。如圖3所示，當風扇3逆時針旋轉時，引導氣流從電容器陣列2的第一端21至第二端22流動，氣流依此對電容器ClOO、ClOI和C102進行冷卻。
[0036]可設置控制裝置對散熱風扇3的旋轉方向和相應持續時長進行控制。控制裝置可為控制繼電器5的形式。應理解，控制裝置不限于控制繼電器的形式，而是可以為能對風扇的旋轉方向和相應時長進行控制的任意裝置，例如但不限于時間繼電器、邏輯電路、可編程控制器等。
[0037]如圖4所示，控制繼電器5用于對風扇3的旋轉進行控制。控制繼電器5具有控制信號輸入端51和52、控制信號輸出端53和54。該控制繼電器5接收來自CPU (未示出)的控制信號，將觸點K在A、B觸點之間進行切換。當觸點k與A接觸時，風扇電源線30和31對風扇3進行供電，風扇3順時針旋轉。當觸點k與B接觸時，風扇電源線30和32對風扇3進行供電，風扇3逆時針旋轉。電源線30為共用線，電源線31和32用于控制風扇3的旋轉方向。
[0038]控制信號例如為來自CPU的脈沖信號，當輸入端51和52接收到tl脈沖寬度的高電平(I)時，繼電器5將觸點K置于與觸點A接觸的位置，則風扇3順時針旋轉tl時間。相反，當輸入端51和52接收到t2脈沖寬度的低電平(O)時，繼電器5將觸點K置于與觸點B接觸的位置，則風扇逆時針旋轉t2時間。即，散熱風扇3被控制為順時針旋轉tl時長，然后逆時針旋轉t2時長。tl時長和t2時長可交替，即散熱風扇3以tl (順時針旋轉)、t2(逆時針旋轉)、tl (順時針旋轉)、t2 (逆時針旋轉)……的方式工作。
[0039]根據一個優選實施例，可在電容器陣列2的第一端21處的電容器和第二端22處的電容器上設置溫度傳感器(未示出)。CPU從該溫度傳感器接收代表電容器溫度的信號，然后輸出相應的具有tl和t2時長的脈沖信號至控制繼電器5。即散熱風扇以til(順時針旋轉)、t21 (逆時針旋轉)、tl2 (順時針旋轉)、t22 (逆時針旋轉)……的方式工作，其中til、tl2……可不相同，且t21、t22……可不相同。對散熱風扇3的順時針旋轉和逆時針旋轉進行精確的反饋控制，可以消除散熱風扇3的運行與電容器溫度的改變之間的時滯，避免電容器溫度過熱并保持穩定的溫度。
[0040]在一種實例中，對散熱風扇3的控制可為PID (比例-積分-微分)控制，散熱風扇3可為可調速風扇。
[0041]本發明在上文中結合附圖進行了描述。然而，本申請的說明書的目的是提供本發明所涉及的各個特征和概念的示例，而非限制本發明的范圍。本領域技術人員將識別出，可對上述實施例進行多種變動和改進，而不背離由所附的權利要求所限定的本發明的范圍。
【權利要求】
1.一種用于VSD設備的散熱結構,該散熱結構包括: -電子元件陣列，該陣列具有第一端和相對的第二端，該陣列中的電子元件在工作時產生熱量； -散熱風扇，該風扇設置在所述陣列的第一端，用于引導冷卻氣流在所述第一端和第二端之間流動以冷卻所述陣列中的電子元件， -控制裝置，該控制裝置控制所述風扇運行， -其中，所述控制裝置控制所述風扇，以使得:所述風扇在第一時間段內以第一旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第二端至所述第一端流動，且所述風扇在第二時間段內以與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第一端至所述第二端流動。
2.如權利要求1所述的散熱結構，其中所述電子元件包括電容器。
3.如權利要求1所述的散熱結構，其中所述控制裝置控制所述風扇，以使得所述風扇以所述第一時間段和所述第二時間段交替運行。
4.如權利要求1所述的散熱結構，其中該散熱結構還包括用于感測第一端和第二端處的電子元件溫度的傳感器。
5.如權利要求1所述的散熱結構，其中該控制裝置根據第一端和第二端處的傳感器感測的溫度來控制第一時間段和第二時間段的時長。
6.如權利要求1所述的散熱結構，其中所述風扇為雙向軸流式散熱風扇。
7.如權利要求1所述的散熱結構，其中所述風扇為交流電機風扇。
8.如權利要求1所述的散熱結構，其中所述控制裝置根據從CPU發出的脈沖信號交替改變供給到風扇的電流方向。
9.一種包括如權利要求1-8任一項所述的散熱結構的VSD設備。
10.一種用于控制VSD設備的散熱結構的方法，該散熱結構包括: -電子元件陣列，該陣列具有第一端和相對的第二端，該陣列中的電子元件在工作時產生熱量； -散熱風扇，該風扇設置在所述陣列的第一端，用于引導冷卻氣流在所述第一端和第二端之間流動以冷卻所述陣列中的電子元件， -控制裝置，該控制裝置控制所述風扇運行， -所述方法包括步驟: a)通過所述控制裝置控制所述風扇，以使得所述風扇在第一時間段內沿第一旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第二端至所述第一端流動；和 b)通過所述控制裝置控制所述風扇，以使得所述風扇在第二時間段內沿與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向旋轉，引導冷卻氣流從所述第一端至所述第二端流動。
11.如權利要求10所述的方法，其中該方法還包括:重復a)步驟和b)步驟。
【文檔編號】H05K7/20GK104519715SQ201310460252
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】王英強, 于海源 申請人:施耐德東芝換流器歐洲公司