本發(fā)明屬于逆變器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)水冷一體式逆變器及其冷卻方式，主要用于實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換。

背景技術(shù)：

逆變器作為交流電網(wǎng)供電的電源，實(shí)現(xiàn)將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，是維持電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要設(shè)備。在密閉潛器中，逆變器是艙室空氣噪聲源之一，同時(shí)自身散熱量較大，使得人員環(huán)境舒適性不高。因此，需要對(duì)逆變器進(jìn)行冷卻。

逆變器一般可采用風(fēng)冷或水冷方式進(jìn)行冷卻，若采用風(fēng)冷方式，不僅將逆變器產(chǎn)生的大量熱量直接擴(kuò)散到密閉的艙室內(nèi)，同時(shí)逆變器的噪聲指標(biāo)較大，對(duì)艙室的環(huán)境和人員工作生活造成影響；若采用水冷方式，則逆變器的正常運(yùn)行依賴于冷卻水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，一旦失去冷卻水，逆變器將無法使用。

為了適應(yīng)潛器中逆變器運(yùn)行可靠性和人員舒適性的高要求，因此需要一種逆變器的新型冷卻方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有逆變器冷卻技術(shù)存在的上述不足，提供一種風(fēng)水冷一體式逆變器及其冷卻方式，同時(shí)具備水冷冷卻和風(fēng)冷冷卻兩種冷卻方式，降低逆變器向外的擴(kuò)散熱量和空氣噪聲，也具備在失去冷卻水時(shí)維持冷卻逆變器的能力。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

風(fēng)水冷一體式逆變器，至少包括直流輸入濾波模塊、逆變橋、變壓濾波電路、風(fēng)水冷一體散熱器、風(fēng)機(jī)控制單元和控制器；直流輸入濾波模塊設(shè)置在逆變橋的輸入端，逆變橋的輸出端經(jīng)變壓濾波電路與控制器的輸入端連接，控制器的第一輸出支路與逆變橋連接，控制器的第二輸出支路經(jīng)風(fēng)機(jī)控制單元與風(fēng)水冷一體散熱器的風(fēng)機(jī)連接(風(fēng)機(jī)控制單元用于控制風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉)；

所述直流輸入濾波模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入至逆變橋的直流母線電壓的濾波；

所述逆變橋由開關(guān)器件組成，用于將直流母線電壓逆變?yōu)槿鄍wm波輸出電源；

所述變壓濾波電路用于濾除逆變橋輸出的三相pwm波輸出電源中的高次諧波，得到正弦波；

所述風(fēng)水一體散熱器設(shè)置在逆變橋內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變橋的散熱；

所述控制器用于實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變橋的風(fēng)冷冷卻和水冷冷卻的選擇控制。

按上述方案，所述風(fēng)水一體散熱器包括冷卻水管道、風(fēng)機(jī)和溫度傳感器，冷卻水管道用于實(shí)現(xiàn)冷卻水的流通，冷卻水通過冷卻水管道入口進(jìn)入冷卻水管道中，從冷卻水管道出口流出，從而將逆變橋的熱量帶走；風(fēng)機(jī)用于當(dāng)失去冷卻水后的逆變橋散熱，通過旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)能將逆變橋的熱量帶走，散熱片用于增大開關(guān)器件與空氣的接觸面積，與風(fēng)機(jī)配合使用以滿足散熱需求，溫度傳感器用于檢測(cè)逆變橋的運(yùn)行溫度并將運(yùn)行溫度傳遞至控制器內(nèi)。

按上述方案，所述控制器包括電壓傳感器和電流傳感器、逆變橋開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元以及風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，電壓傳感器和電流傳感器得到變壓濾波電路輸出端的電壓電流檢測(cè)信號(hào)，逆變橋開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元用于生成逆變橋內(nèi)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制開關(guān)器件的開通關(guān)斷，風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元用于給風(fēng)機(jī)控制單元發(fā)出信號(hào)，使風(fēng)機(jī)控制單元控制風(fēng)機(jī)開動(dòng)。

本發(fā)明還提供了一種上述風(fēng)水冷一體式逆變器的冷卻方式，包括如下步驟：

1)接通電源，給冷卻水管道接入冷卻水，采用冷卻水管道散熱逆變橋的水冷方式作為主用冷卻方式；

2)通過溫度傳感器檢測(cè)逆變橋的運(yùn)行溫度t；

3)比較運(yùn)行溫度t與逆變橋開關(guān)器件耐受的最大溫度值t0之間的大小；

4)當(dāng)檢測(cè)的運(yùn)行溫度t≤最大溫度值t0時(shí)，說明冷卻水管道散熱逆變橋的水冷方式正常運(yùn)行，此時(shí)，控制器通過電壓傳感器和電流傳感器得到變壓濾波電路輸出端的電壓電流檢測(cè)信號(hào)，并通過逆變橋開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元生成逆變橋內(nèi)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制開關(guān)器件的開通關(guān)斷，電能轉(zhuǎn)化為熱能；

5)當(dāng)檢測(cè)的運(yùn)行溫度t＞最大溫度值t0時(shí)，說明冷卻水管道散熱逆變橋的水冷方式不足以冷卻逆變橋或水冷方式故障或失去冷卻水，此時(shí)，控制器給風(fēng)機(jī)控制單元發(fā)出信號(hào)，使其控制風(fēng)機(jī)開動(dòng)，轉(zhuǎn)為風(fēng)冷冷卻方式(備用冷卻方式)，同時(shí)，控制器通過電壓傳感器和電流傳感器得到變壓濾波電路輸出端的電壓電流檢測(cè)信號(hào)，并通過逆變橋開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元生成逆變橋內(nèi)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制開關(guān)器件的開通關(guān)斷，電能轉(zhuǎn)化為熱能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

1、本發(fā)明采用風(fēng)水一體散熱器，將用于風(fēng)冷的風(fēng)扇和用于水冷的冷卻管道有機(jī)結(jié)合起來，風(fēng)冷和水冷兩種原理不同的冷卻控制部件集成為一體，減少了逆變器內(nèi)的組成部件，保證冷卻效果的同時(shí)提高了控制能力；同時(shí)具備水冷冷卻和風(fēng)冷冷卻兩種冷卻方式，可降低逆變器向外的擴(kuò)散熱量和空氣噪聲，也具備在失去冷卻水時(shí)維持冷卻逆變器的能力，通過改變逆變器的冷卻方式以大幅降低逆變器運(yùn)行時(shí)的空氣噪聲；

2、采用水冷方式作為主用冷卻方式，能夠降低逆變器在密閉潛器向外的擴(kuò)散熱量和空氣噪聲；

3、采用風(fēng)冷方式作為備用冷卻方式，同時(shí)設(shè)置散熱片，能夠有效實(shí)現(xiàn)在失去冷卻水的情況下逆變器的散熱，使逆變器維持工作；

4、風(fēng)水冷冷卻方式的一體化設(shè)計(jì)、逆變橋控制和冷卻控制的集成設(shè)計(jì)能夠有效控制逆變器的外形尺寸和體積大小，有利于節(jié)省在密閉潛器內(nèi)逆變器所占用的空間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例風(fēng)水冷一體式逆變器的原理框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例風(fēng)水冷一體式逆變器的冷卻方式原理流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的風(fēng)水冷一體式逆變器，至少包括直流輸入濾波模塊、逆變橋、變壓濾波電路、風(fēng)水冷一體散熱器、風(fēng)機(jī)控制單元和控制器；

直流輸入濾波模塊設(shè)置在逆變橋的輸入端，逆變橋的輸出端經(jīng)變壓濾波電路與控制器的輸入端連接，控制器的第一輸出支路與逆變橋連接，控制器的第二輸出支路經(jīng)風(fēng)機(jī)控制單元與風(fēng)水冷一體散熱器的風(fēng)機(jī)連接；

當(dāng)逆變器開機(jī)時(shí)，直流輸入濾波模塊避免直流母線電壓直接作用于逆變橋，直流輸入濾波模塊用于穩(wěn)定直流母線電壓和實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線電壓的濾波；

逆變橋由開關(guān)器件組成，用于將直流母線電壓逆變?yōu)槿鄍wm波輸出電源；

變壓濾波電路，用于濾除逆變橋輸出的三相pwm波輸出電源中的高次諧波，得到較理想的正弦波，同時(shí)具有一定的隔離作用；

風(fēng)水一體散熱器設(shè)置在逆變橋內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變橋的散熱，具備風(fēng)冷功能和水冷功能，它包括冷卻水管道、風(fēng)機(jī)和溫度傳感器，冷卻水管道用于實(shí)現(xiàn)冷卻水的流通，冷卻水通過冷卻水管道入口進(jìn)入冷卻水管道中，從冷卻水管道出口流出，從而將逆變橋的熱量帶走；風(fēng)機(jī)用于當(dāng)失去冷卻水后的逆變橋散熱，通過旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)能將逆變橋的熱量帶走，散熱片用于增大開關(guān)器件與空氣的接觸面積，與風(fēng)機(jī)配合使用以滿足散熱需求，溫度傳感器用于檢測(cè)逆變橋的運(yùn)行溫度并將運(yùn)行溫度傳遞至控制器內(nèi)；

風(fēng)機(jī)控制單元用于控制風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉；

控制器用于實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變橋的風(fēng)冷冷卻和水冷冷卻的選擇控制，包括電壓傳感器和電流傳感器、逆變橋開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元以及風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，電壓傳感器和電流傳感器得到變壓濾波電路輸出端的電壓電流檢測(cè)信號(hào)，逆變橋開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元用于生成逆變橋內(nèi)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制開關(guān)器件的開通關(guān)斷，風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元用于給風(fēng)機(jī)控制單元發(fā)出信號(hào)，使風(fēng)機(jī)控制單元控制風(fēng)機(jī)開動(dòng)。

參照?qǐng)D2所示，本發(fā)明風(fēng)水冷一體式逆變器的冷卻方式，包括如下步驟：

1)接通電源，給冷卻水管道接入冷卻水，采用冷卻水管道散熱逆變橋的水冷方式作為主用冷卻方式；

2)通過溫度傳感器檢測(cè)逆變橋的運(yùn)行溫度t；

3)比較運(yùn)行溫度t與逆變橋開關(guān)器件耐受的最大溫度值t0之間的大?。?/p>

4)當(dāng)檢測(cè)的運(yùn)行溫度t≤最大溫度值t0時(shí)，說明冷卻水管道散熱逆變橋的水冷方式正常運(yùn)行，此時(shí)，控制器通過電壓傳感器和電流傳感器得到變壓濾波電路輸出端的電壓電流檢測(cè)信號(hào)，并通過逆變橋開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元生成逆變橋內(nèi)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制開關(guān)器件的開通關(guān)斷，電能轉(zhuǎn)化為熱能；

5)當(dāng)檢測(cè)的運(yùn)行溫度t＞最大溫度值t0時(shí)，說明冷卻水管道散熱逆變橋的水冷方式不足以冷卻逆變橋或水冷方式故障或失去冷卻水，此時(shí)，控制器給風(fēng)機(jī)控制單元發(fā)出信號(hào)，使其控制風(fēng)機(jī)開動(dòng)，轉(zhuǎn)為風(fēng)冷冷卻方式(備用冷卻方式)，同時(shí)，控制器通過電壓傳感器和電流傳感器得到變壓濾波電路輸出端的電壓電流檢測(cè)信號(hào)，并通過逆變橋開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元生成逆變橋內(nèi)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制開關(guān)器件的開通關(guān)斷，電能轉(zhuǎn)化為熱能。

控制器對(duì)逆變橋的控制是根據(jù)電源輸出端的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行判斷后生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制逆變橋中的開關(guān)器件；控制器對(duì)冷卻方式的選擇控制是通過對(duì)風(fēng)冷環(huán)節(jié)和水冷環(huán)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷后，控制風(fēng)冷環(huán)節(jié)工作或水冷環(huán)節(jié)工作。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之類，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。