一種水冷散熱器的散熱性能測試系統的製作方法
2023-05-03 16:12:06 1
一種水冷散熱器的散熱性能測試系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種水冷散熱器的散熱性能測試系統，該系統的供電單元和發熱器件電路連接形成迴路，發熱器件設置在被測水冷散熱器上，供水單元與被測水冷散熱器水路連接形成迴路，控制單元通過工控機分別控制供電單元和供水單元的開關；在供水單元與被測水冷散熱器的水路迴路中，被測水冷散熱器入水口端的管路上分別設有流量控制器、壓力傳感器和溫度傳感器；被測水冷散熱器出水口端的管路上設有溫度傳感器；被測水冷散熱器的入水口端和出水口端並聯旁路，旁路設有壓差傳感器；流量控制器、壓力傳感器、溫度傳感器和壓差傳感器分別與數據採集單元連接。和現有技術比，本實用新型提供的測試系統，能夠快速準確測量被測水冷散熱器的散熱功率。
【專利說明】一種水冷散熱器的散熱性能測試系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種散熱器的測試系統，具體講涉及一種水冷散熱器的散熱性能測試系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國高壓直流輸電技術的日益成熟，直流輸電工程建設正處於發展的黃金期。在高壓直流輸電系統中，冷卻系統作為換流閥散熱系統的重要組成，其運行情況直接影響到整個直流系統的輸電能力。因此，保證冷卻系統穩定、可靠和高效運行顯得尤為重要。
[0003]隨著電力電子技術的飛速發展，電力電子裝置越來越趨向於大容量化和微小型集成化，導致其高功率密度化的散熱問題日益突顯。以高功率絕緣柵雙極電晶體(InsulatedGate Bipolar Transistor, IGBT)為例,其安全工作的溫度範圍在80°C以內，然而在較高的開關頻率和直流電壓下，其銅基板熱流密度非常高，大量的熱若得不到及時排散，將會導致晶片溫度超過允許的最高結溫，從而影響其穩定性和可靠性，甚至因過熱而發生永久性損壞，因此通常需要採用合適的大功率水冷散熱器，以滿足其散熱需求。然而，目前散熱器廠家測試散熱器散熱功率的方法通常不嚴謹，在測試散熱時大多數直接採用電源功率，這樣測試並未考慮中間環節的熱損耗，使得測出的散熱器功率偏高。但根據以往的散熱器測試經驗來看，中間環節的熱損耗非常大，尤其是在測試平臺未採取適當的隔熱措施時。若按廠家提供的測試數據選型，可能出現散熱器實際散熱功率不夠從而燒毀元器件的情況。為保證安全，在實際應用中元器件往往降額運行以保證安全性，這造成了極大的浪費，增加了總體成本。因此，準確測量散熱器的散熱功率是確保散熱器能滿足使用要求的一個重要環節。
實用新型內容
[0004]針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種水冷散熱器的散熱性能測試系統，準確的測試出被測水冷散熱器的散熱功率，確保了功率器件及散熱器的正確選型和工作壽命，大幅度降低功率模塊在整個生命周期的成本。
[0005]本實用新型的目的是採用下述技術方案實現的:
[0006]本實用新型提供的一種水冷散熱器的散熱性能測試系統，所述水冷散熱器用於降低直流輸電線路中的IGBT的溫度，保證其正常工作，所述系統包括供電單元、發熱器件、供水單元、數據採集單元和控制單元，所述供電單元和發熱器件電路連接形成迴路，所述發熱器件設置在被測水冷散熱器上，所述供水單元與被測水冷散熱器水路連接形成迴路，所述控制單元通過工控機分別控制供電單元和供水單元的開關；其改進之處在於:在所述供水單元與被測水冷散熱器的水路迴路中，所述被測水冷散熱器入水口端的管路上分別設有流量控制器、壓力傳感器和溫度傳感器；所述被測水冷散熱器出水口端的管路上設有溫度傳感器；所述被測水冷散熱器的入水口端和出水口端並聯旁路，所述旁路設有壓差傳感器；所述流量控制器、壓力傳感器、溫度傳感器和壓差傳感器分別與數據採集單元連接，將測試數據傳輸至數據採集單元。[0007]其中，在所述被測水冷散熱器的表面分別設有溫度傳感器；所述溫度傳感器與數據採集單元連接，將測試數據傳輸至數據採集單元。
[0008]其中，在所述供水單元水路中分別設有壓力傳感器、溫度傳感器和液位傳感器，分別與所述數據採集單元連接，並且將測試數據傳輸至所述數據採集單元。
[0009]其中，所述供電單元採用交流電源給所述發熱器件供電，同時採用直流電源收集所述發熱器件的溫度數據。
[0010]其中，所述供電單元與數據採集單元連接，將發熱器件的溫度數據傳輸至數據採集單元。
[0011]其中，所述數據採集單元通過所述工控機與控制單元連接，將採集的數據通過工控機分析處理後傳輸至控制單元。
[0012]其中，所述發熱器件為電加熱銅座。
[0013]其中，所述發熱器件和被測水冷散熱器的表面均設有絕緣材料。
[0014]其中，所述被測水冷散熱器的入水口端和出水口端分別設有快接機械接頭。
[0015]與現有技術相比，本實用新型達到的有益效果是:
[0016]1、在被測水冷散熱器及發熱器件表面包裹絕緣材料，減少向環境的漏熱，保證供電單元的加熱量最大程度地被被測水冷散熱器帶走，以準確測量被測水冷散熱器的散熱能力。
[0017]2、測試系統與被測水冷散熱器的接口採用快速機械接頭，方便各被測水冷散熱器的更換，操作簡便，且無漏水情況。
[0018]3、用電加熱銅座模擬發熱器件IGBT，降低測試成本。
[0019]4、整個測試系統的信號全部通過數據採集單元進行採集處理，可實現遠程操控，保證測試安全及操作簡便。
[0020]5、通過測試系統準確的測試出被測水冷散熱器的散熱功率，確保了功率器件及散熱器的正確選型和工作壽命，大幅度降低功率模塊在整個生命周期的成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是:本實用新型提供的水冷散熱器的散熱性能測試系統的結構示意圖；
[0022]其中:1、供電單元；2、發熱器件；3、被測水冷散熱器；4、供水單元；5、數據採集單元；6、工控機；7、控制單元；F、流量控制器；P、壓力傳感器；ΛΡ、壓差傳感器；T、溫度傳感器山、液位傳感器。
【具體實施方式】
[0023]為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0024]本實施例以水冷散熱器的散熱性能測試系統為例，如圖1所示，本實用新型實施例提供的水冷散熱器的散熱性能測試系統包括:供電單元1、發熱器件2、被測水冷散熱器
3、供水單元4、數據採集單元5、工控機6、控制單元7、流量控制器F、壓力傳感器P、壓差傳感器Λ P、溫度傳感器Τ、液位傳感器L。
[0025]供電單元I和發熱器件2電路連接形成迴路，供電單元I採用交流電源給發熱器件2供電，同時採用直流電源收集發熱器件2的溫度數據；供電單元I與數據採集單元5連接，將發熱器件2的溫度數據傳輸至數據採集單元5。
[0026]發熱器件2採用電加熱銅座模擬IGBT發熱，放置在被測水冷散熱器3上，並且在發熱器件2和被測水冷散熱器3表面包裹絕緣材料，防止其熱量外洩；被測水冷散熱器3通過快接機械接頭與供水單元4水路連接形成迴路；控制單元7通過工控機6分別控制供電單元I和供水單元4的通斷；在供水單元4與被測水冷散熱器3的水路迴路中，被測水冷散熱器3入水口端的管路上分別設有流量控制器F、壓力傳感器P和溫度傳感器T ;被測水冷散熱器3出水口端的管路上設有溫度傳感器T ;被測水冷散熱器3的入水口端和出水口端並聯旁路，旁路設有壓差傳感器ΛΡ ;流量控制器F、壓力傳感器P、溫度傳感器T和壓差傳感器△ P分別與數據採集單元5連接，分別將測試數據傳輸至數據採集單元5 ;在被測水冷散熱器3的表面分別設有溫度傳感器T，溫度傳感器T與數據採集單元5連接，將測試數據傳輸至數據採集單元5 ;在供水單元4水路中分別設有壓力傳感器P、溫度傳感器T和液位傳感器L，分別與數據採集單元5連接，並且將測試數據傳輸至數據採集單元5。數據採集單元5通過工控機6與控制單元7連接，將採集的數據通過工控機6分析處理後傳輸至控制單兀7。
[0027]其中，水冷散熱器的散熱性能測試系統的測試方法，包括下述步驟；
[0028]1、將被測水冷散熱器3接入供水單元4的水路中，在其上放置發熱器件2，在被測水冷散熱器3和發熱器件2的表面安裝絕緣層，通過控制單元7對供電單元I發出指令，給發熱器件2加熱，使其升溫；
[0029]2、當發熱器件2的溫度達到預設值後，通過控制單元7對供水單元4發出指令，使供水單元4水路中的工質經加壓後進入被測水冷散熱器3 ;工質在被測水冷散熱器3中通過對流換熱的方式吸收發熱器件2傳導給被測水冷散熱器3的熱量，工質溫度升高；水路中的流量控制器F、壓力 傳感器P、溫度傳感器T和壓差傳感器△ P將測試數據通過數據採集單兀5傳輸至工控機6 ；
[0030]3、升溫後的工質流入供水單元4，供水單元4中的壓力傳感器P、溫度傳感器T和液位傳感器L將測試數據通過數據採集單元5傳輸至工控機6 ；
[0031]4、工質流入二次散熱器進行冷卻，最終流回供水單元4形成一次循環；流量控制器F、壓力傳感器P、溫度傳感器T、液位傳感器L和壓差傳感器△ P分別將測試數據通過數據採集單元5傳輸至工控機6 ；
[0032]5、工控機6對數據進行處理分析；根據供電單元I的加熱電壓、電流，被測水冷散熱器3進出口端的工質溫度、壓力，工質的流量，被測水冷散熱器3的表面溫度，進行綜合處理得出被測水冷散熱器3的散熱功率；
[0033]6、工控機6將分析處理後的數據傳輸至控制單元7，控制單元7反饋信號測試結束。
[0034]最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種水冷散熱器的散熱性能測試系統，所述水冷散熱器用於降低直流輸電線路中的IGBT的溫度，保證其正常工作，所述系統包括供電單元、發熱器件、供水單元、數據採集單元和控制單元，所述供電單元和發熱器件電路連接形成迴路，所述發熱器件設置在被測水冷散熱器上，所述供水單元與被測水冷散熱器水路連接形成迴路，所述控制單元通過工控機分別控制供電單元和供水單元的開關； 其特徵在於:在所述供水單元與被測水冷散熱器的水路迴路中，所述被測水冷散熱器入水口端的管路上分別設有流量控制器、壓力傳感器和溫度傳感器；所述被測水冷散熱器出水口端的管路上設有溫度傳感器；所述被測水冷散熱器的入水口端和出水口端並聯旁路，所述旁路設有壓差傳感器；所述流量控制器、壓力傳感器、溫度傳感器和壓差傳感器分別與數據採集單元連接，將測試數據傳輸至數據採集單元。
2.如權利要求1所述的水冷散熱器的散熱性能測試系統，其特徵在於:在所述被測水冷散熱器的表面分別設有溫度傳感器；所述溫度傳感器與數據採集單元連接，將測試數據傳輸至數據採集單元。
3.如權利要求1所述的水冷散熱器的散熱性能測試系統，其特徵在於:在所述供水單元水路中分別設有壓力傳感器、溫度傳感器和液位傳感器，分別與所述數據採集單元連接，並且分別將測試數據傳輸至所述數據採集單元。
4.如權利要求1所述的水冷散熱器的散熱性能測試系統，其特徵在於:所述供電單元採用交流電源給所述發熱器件供電，同時採用直流電源收集所述發熱器件的溫度數據。
5.如權利要求4所述的水冷散熱器的散熱性能測試系統，其特徵在於:所述供電單元與數據採集單元連接，將發熱器件的溫度數據傳輸至數據採集單元。
6.如權利要求1所述的水冷散熱器的散熱性能測試系統，其特徵在於:所述數據採集單元通過所述工控機與控制單元連接，將採集的數據通過工控機分析處理後傳輸至控制單J Li ο
7.如權利要求1所述的水冷散熱器的散熱性能測試系統，其特徵在於:所述發熱器件為電加熱銅座。
8.如權利要求1所述的水冷散熱器的散熱性能測試系統，其特徵在於:所述發熱器件和被測水冷散熱器的表面均設有絕緣材料。
9.如權利要求1所述的水冷散熱器的散熱性能測試系統，其特徵在於:所述被測水冷散熱器的入水口端和出水口端分別設有快接機械接頭。
【文檔編號】G01M99/00GK203616155SQ201320809342
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】胡曉, 喬爾敏, 趙國亮, 荊平, 康偉, 陳國偉, 陳穎, 蘇雪源 申請人:國家電網公司, 國網智能電網研究院, 國網福建省電力有限公司, 國網福建省電力有限公司廈門供電公司