用于功率模塊水冷板測試的水冷試驗臺的制作方法
【專利摘要】本發明涉及試驗裝置，特別是一種用于功率模塊水冷板測試的水冷試驗臺。它由主管路、換熱管路、低流量管路、高流量管路、預熱管路、試驗管路等液壓元件組成閉式循環系統。與現有技術比較，其優點是：1.系統流量穩定，測量精度高；2.準確快速調節水冷板冷卻液進口溫度，不論是低流量還是高流量溫度波動都小；3.有效去除系統和試驗件中的殘渣剩水；4.自動化程度高，實時監測冷卻液的流量、加熱單元溫度、水冷板進口處冷卻液溫度和壓力、風水換熱器前后溫度，檢測數據顯示在PC界面上，方便判斷試驗狀態，操作簡單明了；5.系統安裝拆卸方便，可以用于多種不同型號的水冷板。
【專利說明】用于功率模塊水冷板測試的水冷試驗臺
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及試驗裝置，特別是一種用于功率模塊水冷板測試的水冷試驗臺。
【背景技術】
[0003 ]目前，水冷板是用于電力電子功率模塊散熱的元件，電力電子功率模塊包括風電設備變流器功率模塊、變頻器功率模塊、電力機車及動車變流器功率模塊等。水冷板性能的好壞直接影響電力電子功率模塊能否正常使用，現有水冷板測試試驗臺存在如下問題:(I)冷卻液流量不能保持恒定，有較大的波動；(2)水冷板進口溫度難以控制，特別是低流量時溫度波動較大，調節周期較長，其測量精度有待進一步提高。(3)長時間運行下，自動調節能力弱。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種用于功率模塊水冷板測試的水冷試驗臺。
[0005]本發明的目的是通過如下途徑實現的:一種用于功率模塊水冷板測試的水冷試驗臺，底座上方一側安裝有水箱，水箱上安裝有電磁液位計、溫度傳感器，水箱上方安裝有回水過濾器;水箱下方通過主管路依次連接過濾器、變頻栗后接三通比例閥進水口的一端，該三通比例閥出水口的一端與換熱管路連接，換熱管路上順序連接風水換熱器及溫度傳感器一，低流量管路分別與換熱管路的出水端及三通比例閥另一出水口連接;所述的低流量管路上順序連接經電磁閥一、加熱器一、溫度傳感器二、電磁流量計一、連接預熱管路、試驗管路;所述的高流量管路一端與主管路接通，經電磁閥二、加熱器二、溫度傳感器三、電磁流量計二后連接預熱管路、試驗管路;所述的試驗管路一路通過四通接頭一端順序連接電磁閥四、溫度傳感器三、壓力傳感器四、試驗件、溫度傳感器五、壓力傳感器六、電磁閥五、回水過濾器連接到水箱。另外三端分別連接電磁流量計一、電磁流量計二、預熱管路，預熱管路另一端經電磁閥三、回水過濾器連接到水箱。
[0006]本發明用于功率模塊水冷板測試的水冷試驗臺，與現有技術比較，其優點是:1.系統流量穩定，測量精度高;2.準確快速調節水冷板冷卻液進口溫度，不論是低流量還是高流量溫度波動都小;3.有效去除系統和試驗件中的殘渣剩水;4.自動化程度高，實時監測冷卻液的流量、加熱單元溫度、水冷板進口處冷卻液溫度和壓力、風水換熱器前后溫度，檢測數據顯示在PC機界面上，方便判斷試驗狀態，操作簡單明了；5.系統安裝拆卸方便，可以用于多種不同型號的水冷板。
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明:
圖1為本發明原理及連接關系示意圖； 圖2為本發明主視結構示意圖；
圖3為本發明立體結構示意圖；
圖中，水箱1、過濾器2、主管路3、栗4、三通比例閥5、換熱管路6、風水換熱器7、溫度傳感器一8、低流量管路9、電磁閥一 10、加熱器一11、溫度傳感器二 12、高流量管路13、電磁閥二14、加熱器二 15、溫度傳感器三16、電磁流量二 17、電磁流量計一 18、預熱管路19、試驗管路21、電磁閥三20、電磁閥四22、溫度傳感器四23、壓力傳感器一24、試驗件、溫度傳感器五25、壓力傳感器二 26、電磁閥五27、回水過濾器28、電磁液位計29、溫度傳感器六30。
【具體實施方式】
[0008]如圖1、圖2、圖3所示，本發明用于功率模塊水冷板測試的水冷試驗臺，底座上方一側安裝有水箱I，水箱I上安裝有電磁液位計29、溫度傳感器30，水箱上方安裝有回水過濾器28；
水箱I下方通過主管路3依次連接過濾器2、變頻栗4后接三通比例閥5出水口的一端，該三通比例閥5出水口的另一端與換熱管路6連接，換熱管路6上順序連接風水換熱器7及溫度傳感器一 8，低流量管路9分別與換熱管路6的進水端及三通比例閥5進水口連接；
所述的低流量管路9上順序連接經電磁閥一 1、加熱器一 11、溫度傳感器二 12、電磁流量計一18、連接預熱管路19、試驗管路21 ；
所述的高流量管路13—端與主管路3接通，經電磁閥二 14、加熱器二 15、溫度傳感器三16、電磁流量計二 17后連接預熱管路19、試驗管路21;
所述的試驗管路21—路通過四通接頭一端順序連接電磁閥四22、溫度傳感器三23、壓力傳感器四24、試驗件、溫度傳感器五25、壓力傳感器六26、電磁閥五27、回水過濾器28連接到水箱I，另外三端分別連接電磁流量計17、電磁流量計18以及預熱管路19，預熱管路19另一端經電磁閥三20、回水過濾器28連接到水箱I。
[0009]試驗臺通過設置能形成流量測量回路;流量測量回路分為高流量回路和低流量回路。高流量回路由主管路3、高流量管路13、試驗管路21組成;低流量回路由主管路3、低流量管路9、試驗管路21組成；
試驗臺通過設置能形成加熱回路，加熱回路分為預加熱回路和試驗加熱回路。預熱回路由主管路3、高流量管路13或低流量管路9、預熱管路19組成;試驗加熱回路由主管路3、高流量管路13或低流量管路9、試驗管路21組成；
試驗臺使冷卻介質流量恒定的方法包括以下步驟:
步驟一:輸入試驗目標流量值，PC機讀入目標流量值后與程序設定的流量值比較，判定是啟動低流量回路還是高流量回路；
步驟二:初調階段:根據整機管路流阻特性及試驗設定流量的大小;通過變頻器逐步增大栗電機轉速，使栗的出口流量保持在所需流量的± 10%區間內；
步驟三:精調階段:采用閉環控制，自動控制系統根據反饋的實際流量與試驗設定流量的偏差，利用變頻器調節栗電機轉速，直到輸出流量精度滿足預定要求，保持該轉速不變；步驟四:根據電磁流量計反饋的實際流量大小，當流量出現偏差時，相應調節栗電機轉速，維持流量穩定。
[0010]試驗臺準確快速調節水冷板進口冷卻液的溫度并使溫度穩定的方法包括以下步驟:
步驟一:設定試驗溫度，根據PC機數據采集反饋的信息啟動預加熱回路進行預加熱；步驟二:當水冷板的進口溫度達到預加熱的溫度時，關閉預加熱回路，打開試驗加熱回路，并開啟風水換熱器；
步驟三:利用溫度傳感器采集試驗件的進口及出口溫度，反饋給PC機；
步驟四:通過PID調節器對加熱單元進行控制，消除溫度偏差。
[0011]以下是一個試驗的過程:若試驗件需要冷卻介質的進口溫度為45°C，流量為100L/min。首先輸入流量100L/min，控制程序會與程序當中設的流量值30L/min比較(假設程序中設定30L/min為高低流量的區分值)100L/min>30L/min，所以此試驗屬于高流量試驗，控制系統將打開電磁閥二 14，關閉電磁閥一 10，讓冷卻介質全部走高流量管路。試驗件所需的進口溫度為45°C，假設控制程序編寫的是預熱溫度要比試驗溫度低5°C，即預加熱要達到40°C停止。當試驗確定為高流量回路時，試驗將啟動預加熱回路，預加熱不斷循環加熱直到溫度達到40°C此時電磁閥三20關閉，電磁閥四22、電磁閥五27打開，此時即轉為試驗回路了，當進口溫度達到45°C時，由于試驗件上面有功率器件產生熱量，此時試驗件的出口溫度將高于45°C，所以在試驗中將開啟換熱管路，通過三通比例閥5調節介質的流通比例，一部分水走換熱管路6，一部分走主管路3，然后混合使溫度降低，避免經過加熱器時水溫過高。
【主權項】
1.一種用于功率模塊水冷板測試的水冷試驗臺，其特征在于:底座上方一側安裝有水箱(I)，水箱(I)上安裝有電磁液位計(29)、溫度傳感器(30)，水箱上方安裝有回水過濾器(28)； 水箱(I)下方通過主管路(3)依次連接過濾器(2)、變頻栗(4)后接三通比例閥(5)進水口的一端，該三通比例閥(5)出水口的另一端與換熱管路(6)連接，換熱管路(6)上順序連接風水換熱器(7)及溫度傳感器一 (8)，低流量管路(9)分別與換熱管路(6)的出水端及三通比例閥(5)另一出水口連接； 所述的低流量管路(9)上順序連接經電磁閥一(10)、加熱器一(11)、溫度傳感器二(12 )、電磁流量計一 (18)、連接預熱管路(19)、試驗管路(21); 所述的高流量管路(13)—端與主管路(3)接通，經電磁閥二(14)、加熱器二(15)、溫度傳感器三(16)、電磁流量計二(17)后連接預熱管路(19)、試驗管路(21); 所述的試驗管路(21)—路通過四通接頭一端順序連接電磁閥四(22)、溫度傳感器三(23)、壓力傳感器四(24)、試驗件、溫度傳感器五(25)、壓力傳感器六(26)、電磁閥五(27)、回水過濾器(28)連接到水箱(1)，另外三端分別連接電磁流量計二(17)、電磁流量計一(18)以及預熱管路(19)，預熱管路(19)另一端經電磁閥三(20)、回水過濾器(28)連接到水箱(I)。
【文檔編號】G01M3/32GK105953989SQ201610254506
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】李純, 李松霖, 夏康
【申請人】株洲智熱技術有限公司