CN110662405A - 水冷散热***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种水冷散热***及其控制方法，所述水冷散热***的控制方法包括获取所述被冷却装置中器件的实时温度；判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限；在所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限的情况下，控制所述供水装置的工作模式为多泵运行模式。本申请通过被冷却装置中器件的实时温度与告警门限的比较判断，进而控制供水装置的工作模式；一方面可以降低供水装置的成本，根据被冷却装置的负载特性满足被冷却装置在极端工况下的使用需求；另一方面还可以在被冷却装置运行的绝大多数条件下具有冗余的功能。

Description

水冷散热***及其控制方法
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种水冷散热***及其控制方法。
背景技术
SVG、变频器等被冷却装置一般由IGBT、IEGT、GTO等功率半导体器件以及***的滤波电容、电抗器等器件组成。这些器件在工作的时候会产生大量的热量，如果不能及时有效的将热量快速导走，随着热量的积累很容易导致被冷却装置由于过热而损坏。
如图1所示的一种水冷散热***，通过供水装置将被冷却装置和散热设备(例如，热交换器)连接起来，源源不断的给被冷却装置提供一定压力、一定温度的冷却液，将被冷却装置在工作过程中产生的热量通过管道带到散热设备进行降温，使得被冷却装置能够长期正常稳定的工作。供水装置除了水泵以外，常常还需要包括但不限于压力/温度仪器仪表、压力稳定装置、离子交换器等部件。
为了避免供水装置故障导致水冷散热***停机，进而引发被冷却装置停机造成用户的巨大损失，供水装置通常都会配置双水泵。如图2所示的具有双水泵的水冷散热***，双水泵的控制逻辑是水泵一用一备，双水泵间隔一段时间，循环切换运行。相对图1所示的水冷散热***，配置双水泵的水冷散热***除了增加一个水泵以外，还要增加二个单向止回阀，用于避免水泵出现短路的情况发生，提高供水装置的可靠性。
供水装置中的水泵选型一般是按照被冷却装置在最高负载、最高入口水温等极限工况条件下设计的，而被冷却装置一般工作在非极限工况下(各种极限工况一般不会同时出现)，所以被冷却装置在正常工作中，供水装置存在供水能力过剩、耗能、运行成本较高的情况。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种水冷散热***及其控制方法，以解决现有水冷散热***中供水装置存在的成本较高的问题。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供的一种水冷散热***的控制方法，所述水冷散热***包括通过管道连接的被冷却装置、供水装置以及散热设备；所述供水装置配置多个水泵，所述供水装置的工作模式包括多泵运行模式；所述水冷散热***的控制方法包括：
获取所述被冷却装置中器件的实时温度；
判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限；
在所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限的情况下，控制所述供水装置的工作模式为多泵运行模式。
根据本申请的另一个方面，提供的一种水冷散热***，所述水冷散热***包括通过管道连接的被冷却装置、供水装置以及散热设备，所述供水装置配置多个水泵，所述供水装置的工作模式包括多泵运行模式；
所述水冷散热***还包括控制器，所述控制器被配置为用于执行以下控制方法：
获取所述被冷却装置中器件的实时温度；
判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限；
在所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限的情况下，控制所述供水装置的工作模式为多泵运行模式。
本申请实施例的水冷散热***及其控制方法，通过被冷却装置中器件的实时温度与告警门限的比较判断，进而控制供水装置的工作模式；一方面可以降低供水装置的成本，根据被冷却装置的负载特性满足被冷却装置在极端工况下的使用需求；另一方面还可以在被冷却装置运行的绝大多数条件下具有冗余的功能。
附图说明
图1为具有单水泵的水冷散热***结构示意图；
图2为具有双水泵的水冷散热***结构示意图；
图3为本申请实施例的水冷散热***的控制方法流程示意图；
图4为本申请实施例的另一水冷散热***的控制方法流程示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
第一实施例
本申请第一实施例提供一种水冷散热***的控制方法，所述水冷散热***包括通过管道连接的被冷却装置(例如：SVG、变频器等)、供水装置以及散热设备(例如，热交换器)；所述供水装置配置多个水泵(即二个或者二个以上的水泵)，所述供水装置的工作模式包括第一单泵运行模式、第二单泵运行模式以及多泵运行模式。
在本实施例中，所述被冷却装置中器件包括功率半导体器件、电容、电感、铜排中的至少一种。
需要说明的是，第二单泵运行模式为小流量和小功率单泵运行，第一单泵运行模式为正常流量和正常功率单泵运行。需要说明的是，流量和功率都可由用户进行设置。例如，设置某个流量和功率范围为小流量和小功率单泵运行，另一个流量和功率范围为正常流量和正常功率单泵运行。
所述水冷散热***的控制方法包括：
步骤S11、获取所述被冷却装置中器件的实时温度。
在本实施例中，可获取所述被冷却装置中功率半导体器件、电容、电感、铜排中的至少一种器件的实时温度。本实施例优选的采用功率半导体器件的实时温度。
步骤S12、判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限。
在本实施例中，通过将获取到的所述被冷却装置中器件的实时温度与告警门限进行比较，进而控制所述供水装置的工作模式。可以理解地，告警门限可由用户进行设置。
步骤S13、在所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限的情况下，控制所述供水装置的工作模式为多泵运行模式。
在本实施例中，当确定获取到的所述被冷却装置中器件的实时温度大于或者等于告警门限时，进入多泵运行模式，进而将所述被冷却装置的温度控制在合适的范围内。
在一种实施方式中，所述判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限，之后还包括：
在所述被冷却装置中器件的实时温度小于告警门限的情况下，判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限与回差的差值；
在所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限与回差的差值的情况下，维持所述供水装置的工作模式不变。
在该实施方式中，当确定获取到的所述被冷却装置中器件的实时温度小于告警门限时，进一步地将获取到的所述被冷却装置中器件的实时温度与告警门限与回差的差值进行比较。若获取到的所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限与回差的差值，则所述供水装置的工作模式不变。
在一种实施方式中，所述在所述被冷却装置中器件的实时温度小于告警门限的情况下，判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限与回差的差值，之后还包括：
在所述被冷却装置中器件的实时温度小于告警门限与回差的差值的情况下，控制所述供水装置的工作模式为第一单泵运行模式。
在该实施方式中，当获取到的所述被冷却装置中器件的实时温度小于告警门限与回差的差值时，控制所述供水装置的工作模式为第一单泵运行模式。
在一种实施方式中，所述获取所述被冷却装置中器件的实时温度，之前还包括：
检测所述被冷却装置是否运行；
在检测到所述被冷却装置运行的情况下，控制所述供水装置启动运行、并控制所述供水装置的工作模式为第一单泵运行模式。
在该实施方式中，当检测到所述被冷却装置运行时，控制所述供水装置的工作模式为第一单泵运行模式。
在一种实施方式中，所述检测所述被冷却装置是否运行，之后还包括：
在检测到所述被冷却装置不运行的情况下，控制所述供水装置的工作模式为第二单泵运行模式。
在该实施方式中，当检测到所述被冷却装置运行时，控制所述供水装置的工作模式为第二单泵运行模式，即小流量和小功率单泵运行。
以下结合图4，对水冷散热***的控制过程进行说明：
如图4所示，被冷却装置接通电源之后，检测被冷却装置是否运行，如果不运行，则维持默认的小流量小功率单泵运行模式。如果运行，则供水装置启动单泵运行，同时自动采集被冷却装置的功率半导体器件的实时温度，功率半导体器件的实时温度和设定的告警门限进行比对，如果告警门限大于功率半导体器件的实时温度，供水装置则维持单泵运行模式，直至功率半导体器件的实时温度低于告警门限与回差的差值时，供水装置维持默认的小流量小功率单泵运行模式；如果功率半导体器件的实时温度大于告警门限，则启动多泵运行模式，通过多泵并联运行，提高供水装置的供水能力。
以单台35kV功率14MVar的SVG为例，在SVG的极限负载工况条件下，其中极限负载工况包括入口水温50度(夏天温度达到40度，户外热交换器换热能力达到极限)，1.1倍额定长期过载，为满足SVG的温升需求，供水装置需要提供500L/min的流量。同时供水装置为了具有冗余的功能，如果采用一用一备用的解决方案，需要选用选用两台单机功率7.5kW的水泵，这样就会导致成本非常高，而且受水泵体积的影响供水装置的体积也比较大。
采用本方案之后，选用单机功率只有4kW的水泵，双泵同时运行的时候供水装置流量就可以达到500L/min。但是多数情况下，比如春天、秋天、冬天，外部环境温度比较低、外部热交换器换热能力可以将SVG的入口水温控制在50度以下，这个时候水泵单机运行的流量400L/min就可以满足SVG满负荷的要求。同时，通过采集SVG内部的功率半导体器件的温度，可以实现最高效最精准的实现温度控制的要求，比如一般IGBT的过温保护在85度，当采集到功率半导体器件的温度达到80度，通过软件PLC控制，开启双泵并联运行，就可以有效的将温度控制在合适的范围内。这样，就可以实现大幅降低水泵采购成本和运行成本，同时保证在绝大多数工况下使得水泵具有冗余的功能。
本申请实施例的水冷散热***的控制方法，通过被冷却装置中器件的实时温度与告警门限的比较判断，进而控制供水装置的工作模式；一方面可以降低供水装置的成本，根据被冷却装置的负载特性满足被冷却装置在极端工况下的使用需求；另一方面还可以在被冷却装置运行的绝大多数条件下具有冗余的功能。
第二实施例
本申请第二实施例提供一种水冷散热***，所述水冷散热***包括通过管道连接的被冷却装置、供水装置以及散热设备，所述供水装置配置多个水泵，所述供水装置的工作模式包括多泵运行模式；
所述水冷散热***还包括控制器，所述控制器被配置为用于执行以下控制方法：
获取所述被冷却装置中器件的实时温度；
判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限；
在所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限的情况下，控制所述供水装置的工作模式为多泵运行模式。
在其他实施方式中，所述水冷散热***还包括控制器，所述控制器被配置为用于执行第一实施例所述的水冷散热***的控制方法。具体地可查看前述内容，在此不作赘述。
在本实施例中，所述被冷却装置包括SVG或者变频器。
本申请实施例的水冷散热***，通过被冷却装置中器件的实时温度与告警门限的比较判断，进而控制供水装置的工作模式；一方面可以降低供水装置的成本，根据被冷却装置的负载特性满足被冷却装置在极端工况下的使用需求；另一方面还可以在被冷却装置运行的绝大多数条件下具有冗余的功能。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种水冷散热***的控制方法，所述水冷散热***包括通过管道连接的被冷却装置、供水装置以及散热设备；所述供水装置配置多个水泵，所述供水装置的工作模式包括多泵运行模式；其特征在于，所述水冷散热***的控制方法包括：
获取所述被冷却装置中器件的实时温度；
判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限；
在所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限的情况下，控制所述供水装置的工作模式为多泵运行模式。
2.根据权利要求1所述的水冷散热***的控制方法，其特征在于，所述判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限，之后还包括：
在所述被冷却装置中器件的实时温度小于告警门限的情况下，判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限与回差的差值；
在所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限与回差的差值的情况下，维持所述供水装置的工作模式不变。
3.根据权利要求2所述的水冷散热***的控制方法，其特征在于，所述供水装置的工作模式还包括第一单泵运行模式；
所述在所述被冷却装置中器件的实时温度小于告警门限的情况下，判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限与回差的差值，之后还包括：
在所述被冷却装置中器件的实时温度小于告警门限与回差的差值的情况下，控制所述供水装置的工作模式为第一单泵运行模式。
4.根据权利要求1所述的水冷散热***的控制方法，其特征在于，所述供水装置的工作模式还包括第一单泵运行模式；
所述获取所述被冷却装置中器件的实时温度，之前还包括：
检测所述被冷却装置是否运行；
在检测到所述被冷却装置运行的情况下，控制所述供水装置启动运行、并控制所述供水装置的工作模式为第一单泵运行模式。
5.根据权利要求4所述的水冷散热***的控制方法，其特征在于，所述供水装置的工作模式还包括第二单泵运行模式；
所述检测所述被冷却装置是否运行，之后还包括：
在检测到所述被冷却装置不运行的情况下，控制所述供水装置的工作模式为第二单泵运行模式。
6.根据权利要求1所述的水冷散热***的控制方法，其特征在于，所述被冷却装置中器件包括功率半导体器件、电容、电感、铜排中的至少一种。
7.一种水冷散热***，所述水冷散热***包括通过管道连接的被冷却装置、供水装置以及散热设备，所述供水装置配置多个水泵，所述供水装置的工作模式包括多泵运行模式；其特征在于，
所述水冷散热***还包括控制器，所述控制器被配置为用于执行以下控制方法：
获取所述被冷却装置中器件的实时温度；
判断所述被冷却装置中器件的实时温度是否小于告警门限；
在所述被冷却装置中器件的实时温度不小于告警门限的情况下，控制所述供水装置的工作模式为多泵运行模式。
8.根据权利要求7所述的水冷散热***，其特征在于，所述被冷却装置包括SVG或者变频器。
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