一種基于R134a的兩相冷卻系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種電力電子設備的冷卻系統，尤其涉及一種基于R134a的兩相冷卻系統。
【背景技術】
[0002]大功率電力電子設備使用半導體功率器件IGBT等作為電子開關對交流電源進行整流，對直流電源進行逆變，并在變換過程中改變幅值、頻率和相角等特征參數，從而完成特定目的的電能控制，滿足工業上的使用要求，硅半導體功率器件開關頻率從幾百赫茲到幾萬赫茲不等，每開關一次均伴隨有開關損耗產生熱量；同時功率器件流過電流時自身存在電壓降并轉換成熱量，此兩部分的熱量累加構成了功率器件的發熱，功率器件正常工作的前提是PN結溫度維持在一定范圍以下(通常125攝氏度以下)，要求其產生的熱量必須及時散出，否則造成過燒;傳統冷卻方式采用風冷，但是其冷卻功率非常有限，環境適應性差，噪音大，造成其不適用于大功率惡劣環境和環評指標稍高的場合，水冷系統針對大功率惡劣環境，具有封閉式冷卻的功能，但是由于水自身的絕緣性能較差，漏水造成的危害巨大，因此在高壓場合可靠性和安全性不高，同時水的抗凍性能很差，使用環境溫度受限，另一方面使用防凍液又會降低散熱效果。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種封閉式冷卻系統，具有良好的絕緣和抗凍性能，同時能使電力電子設備具有較好的均溫性的基于R134a的兩相冷卻系統。
[0004]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為:
[0005]—種基于R134a的兩相冷卻系統，其中包括:柜體，柜體內部下層底板上布置循環栗，，柜體前側布置控制盤，柜體的左側安裝進出口法蘭，進出口法蘭包括進口法蘭和出口法蘭，進出口法蘭通過軟連接管外接電力電子設備散熱器，電力電子設備散熱器安裝在電力電子設備上，其特點在于:所述的柜體中層布置冷凝器，所述的柜體內部下層底板上布置分離罐和儲液罐，分離罐和儲液罐安裝在循環栗的一側，所述的循環栗入口端使用軟連接管連接分離罐下端出口處和儲液罐下端出口處，分離罐上端出口處使用軟連接管與冷凝器的上端連接，分離罐的中間出口位置使用軟連接管與進口法蘭連接，儲液罐的上端出口處通過軟連接管與冷凝器的下端連接，所述的循環栗、冷凝器、分離罐、儲液罐和軟連接管構成的封閉式空間內，充有具有壓力的R134a介質，在壓力作用下保持汽液兩相共存狀態，其中液態R134a密度高，主要位于循環栗、冷凝器、分離罐、儲液罐和軟連接管構成的封閉式空間內的下部，氣態R134a密度小，主要位于循環栗、冷凝器、分離罐、儲液罐和軟連接管構成的封閉式空間內的上部。
[0006]根據所述的一種基于R134a的兩相冷卻系統，其特點在于:所述柜體內的冷凝器一旁可并聯配置有副冷凝器。
[0007]根據所述的一種基于R134a的兩相冷卻系統，其特點在于:所述的冷凝器可以為風冷冷凝器或者水氟冷凝器。
[0008]根據所述的一種基于R134a的兩相冷卻系統，其特點在于:所述的循環栗的出口端配置止回閥，止回閥連接出口法蘭。
[0009]根據所述的一種基于R134a的兩相冷卻系統，其特點在于:所述柜體內進出口法蘭之間并聯配置有旁路閥門。
[0010]根據所述的一種基于R134a的兩相冷卻系統，其特點在于:所述柜體內止回閥和出口法蘭之間串聯配置有干燥過濾器。
[0011]根據所述的一種基于R134a的兩相冷卻系統，其特點在于:所述的控制盤通過PLC可編程控制器處理，且控制盤上端安裝人機界面和控制面板，所述的分離罐和儲液罐上安裝有監控壓力表和液位傳感器，所述的監控壓力表、液位傳感器與PLC可編程控制器相連接。
[0012]本發明的優點是:R134a的冰點為-103攝氏度，因此在本發明應用中完全不需要防凍措施，Rl34a的絕緣性能接近空氣，是水的電阻率的100萬倍，因此絕緣性能優良，同時R134a常溫常壓下閃發，無毒無害，是環保的冷卻介質；本發明在使用時，液態R134a在循環栗的壓力作用下送至電力電子設備散熱器內部，通過傳導和內部對流作用將電力電子設備熱量傳遞給液態R134a，液態R134a吸收熱量后汽化形成R134a汽液兩相混合物，在電力電子設備散熱器內部冷卻電力電子設備時要確保液態R134a不會完全汽化，以避免形成過熱氣體，冷凝器的前端設置有分離罐，用于分離汽液兩相R134a，僅使得氣態R134a上升進入冷凝管道，液態R134a直接回流，氣態R134a進入冷凝器使進行冷卻，在循環栗的進口和冷凝器之間設置有儲液罐，收集冷凝器流出的液態R134a，最終液態R134a回流至循環栗入口處，完成一次循環，由于兩相冷卻屬于相變冷卻的范圍，而傳統散熱方式均為對流換熱，在相同體積流量的情況下，兩相冷卻的散熱能力是水冷卻的8倍，是空氣冷卻的28000倍以上，因此兩相冷卻的流量小，噪音小，能耗低，同時由于在電力電子設備熱源處，液態R134a不完全汽化，且汽化換熱過程中，R134a溫度維持恒定，這樣可以確保所有電力電子設備散熱器表面溫度一致，極大地優化了整個系統的熱平衡狀況，也使得系統散熱設計簡化，電力電子設備散熱器的任意串并聯不會造成溫度疊加;冷凝器分為冷凝器和副冷凝器兩個并聯，可以滿足結構上的左右平衡，同時減小系統的流阻；由于R134a具有親水性，在管道組裝和充液過程中可能夾帶空氣中的水分，因此系統配置了干燥過濾器，用于保持液態R134a干燥;進出口法蘭旁邊并聯旁路閥門，用于檢修和快速斷開;所述的循環栗的出口端配置止回閥，止回閥連接出口法蘭，可防止R134a倒流，進而影響電力電子設備散熱性能；監控壓力表和液位傳感器將信號統一送至PLC可編程控制器處理，使本發明具備自動監控運行功能；綜上，本發明與傳統風冷方式相比，具有以下優勢:散熱能力強，密閉式冷卻，環境適應性強，流量小，噪音和能耗低，均溫性好，占地面積小;而本使用新型與傳統水冷方式相比，具有以下優勢:散熱能力強，均溫性好，抗凍性好，絕緣性好，安全性高。
【附圖說明】
[0013]圖1本發明主視圖結構示意圖。
[0014]圖2本發明后視圖結構不意圖。
[0015]圖3本發明側視圖結構示意圖。
[0016]附圖中
[0017]1.儲液罐，2.循環栗，3.止回閥，4.分離罐，5.柜體，6.控制盤，7.人機界面，8.控制面板，9.冷凝器，10.副冷凝器，11.監控壓力表，12.干燥過濾器，13.旁路閥門，14.進出口法.~~.0
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖與具體實施例對本發明作進一步描述:
[0019]一種基于Rl 34a的兩相冷卻系統，如圖1、2、3所示，其中包括:柜體5，柜體5內部下層底板上布置循環栗2，柜體5前側布置控制盤6，柜體5的左側安裝進出口法蘭14，進出口法蘭14包括進口法蘭和出口法蘭，進出口法蘭14通過軟連接管外接電力電子設備散熱器，電力電子設備散熱器安裝在電力電子設備上，所述的柜體5中層布置冷凝器9，所述的柜體5內部下層底板上布置分離罐4和儲液罐I，分離罐4和儲液罐I安裝在循環栗2的一側，所述的循環栗2入口端使用軟連接管連接分離罐4下端出口處和儲液罐I下端出口處，分離罐4上端出口