具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种冷却系统，其优选用于具有储能站冷水机组的场景，能够降低散热冷板9上的功率电子元件10散出的热量，冷却效率更高，且不会使散热冷板9以及功率电子元件10表面凝露。

如图1所示，该冷却系统包括主压缩机1、冷凝器2、分支管路3、主管路4、第一节流元件5、换热器6、第二节流元件7、蒸发器8、散热冷板9以及补气压缩机30，其中：

主压缩机1包括压缩机进口11，压缩机进口11和蒸发器8连通，主压缩机1的出口连通冷凝器2的进口。

上述冷凝器2的出口连通于分支管路3和主管路4，其中分支管路3会与换热器6连通，第一节流元件5设置于分支管路3上，主管路4也与换热器6连通，该分支管路3的流量小于主管路4的流量，且通过第一节流元件5能够对分支管路3的流量进行节流控制，以降低分支管路3流入换热器6的介质的温度。

上述换热器6包括高压换热通道61以及中压换热通道62，其中高压换热通道61的一端连通主管路4，冷凝器2出口流出的介质大部分经主管路4流入高压换热通道61，随后经高压换热通道61流入第二节流元件7，经第二节流元件7节流后进入蒸发器8，随后由蒸发器8流入主压缩机1的压缩机进口11。

中压换热通道62连通分支管路3以及补气压缩机30，冷凝器2出口流出的一部分介质进入分支管路3后，经第一节流元件5节流，随后流入中压换热通道62，中压换热通道62内的介质吸收高压换热通道61内的介质热量的同时，会吸收散热冷板9上集成的多个功率电子元件10(本领域中，也可以将功率电子元件10称之为驱动)散发的热量，以对多个功率电子元件10进行冷却。与此同时，中压换热通道62也会吸收高压换热通道61内的介质的热量，以使得高压换热通道61内的介质温度进一步降低，随后高压换热通道61内过冷后的介质流至第二节流元件7。

本实施例中，上述换热器6可以是一体成型设置，也就是说换热器6可以包括本体，本体内设有高压换热通道61以及中压换热通道62，散热冷板9固设于本体的外侧。换热器6也可以是包括两个独立且贴合设置的第一换热器和第二换热器，高压换热通道61设置于第一换热器内，中压换热通道62设置于第二换热器内，散热冷板9固设于第二换热器外侧。

上述分支管路3内的介质的流量小于主管路4内的介质的流量，优选地，分支管路3内的介质的流量为冷凝器2流出的介质的流量的2％-35％，该流量满足对散热冷板9上的功率电子元件10的散热的同时，不会影响主管路4内介质的换热效果。本实施例中，分支管路3经第一节流元件5节流后，其形成的中压气液介质的温度在18℃-50℃之间。上述中压气液介质的温度设置，一方面能够对散热冷板9上的功率电子元件10进行冷却，且该温度也能够使得功率电子元件10处于舒适的运行环境，尤其适用于高环境温度下的功率电子元件10的冷却，相较于风冷散热和高压液体介质直接冷却、低压介质直接冷却功率电子元件10的方式，本实施例的中压介质冷却功率电子元件10的效果更佳。

本实施例中，上述冷凝器2优选为风冷冷凝器，该风冷冷凝器包括有冷凝风机21，冷凝风机21的功率电子元件10集成于散热冷板9上。上述蒸发器8的水路进口连通有水泵20，水泵20的功率电子元件10集成于散热冷板9上。具体地，可以是蒸发器8包括第一冷媒通道以及第二冷媒通道，其中第一冷媒通道连通第一节流元件7以及压缩机进口11，第二冷媒通道用于通入冷冻水，当然可以理解的是，上述第二冷媒通道还可以通入乙二醇等能实现相变换热的介质。

上述第一节流元件5和第二节流元件7可采用节流孔塞、短管、毛细管、热力膨胀阀TXV、电子膨胀阀EEV等元件。

上述补气压缩机30的进口连通于中压换热通道62的一端，出口连通于主压缩机1与冷凝器2之间的管路40上。优选地，补气压缩机30的排量为主压缩机1的排量的11％-15％。

本实施例的上述冷却系统在运行时，主压缩机1将高温高压的过热气体介质排入到冷凝器2中，在冷凝器2内，气体介质的热量散发到空气中后，凝结为高温高压的过冷液体介质，随后经冷凝器2的出口分别流入分支管路3以及主管路4内形成两路流路，其中流入分支管路3内的高温高压的液体介质经第一节流元件5等焓节流后降压到中间压力下的气液混合介质，随后流入换热器6的中压换热通道62，主管路4内的介质则流入换热器6的高压换热通道61，中压换热通道62内的介质会吸收散热冷板9上的功率电子元件10的热量，以对散热冷板9上集成的多个功率电子元件10进行冷却降温，中间压力下的气液混合介质中的液体闪发吸收气化潜热后变为中间压力下的气体介质，随后中间压力下的气体介质进入补气压缩机30，并经补气压缩机30压缩后流入管路40，并与主压缩机1排出的高温高压的过热气体介质混合。

与此同时，中压换热通道62内的中间压力的介质也会吸收高压换热通道61内的高温高压的液体介质的热量，高温高压的液体介质过冷后流至第二节流元件7，被第二节流元件7节流后降压为低压气液混合介质，之后低压气液混合介质流入蒸发器8，与冷冻水进行热量交换，冷冻水放出热量温度降低可以提供低温冷冻供水，气液混合介质蒸发吸收热量实现蒸发吸热形成低压气体介质，随后低压气体介质经压缩机进口11流入主压缩机1，完成制冷循环。

下面通过比对本发明的冷却系统与采用高压液体介质直接冷却功率电子元件10的方式以及采用风冷直接冷却功率电子元件10的方式，来说明本发明的冷却系统的优点：

如图1和2所示，图2为本发明的冷却系统的压力-比焓图，图中的圆括号内的序号和压焓图中的圆括号内的序号为冷却系统中的介质的状态点，二者一一对应，可以看到从冷凝器2的出口流出的介质的状态点为③，进入分支管路3且由第一节流元件5节流降压到中压压力的介质的状态点为⑥，变成气液两相介质，从状态点⑥(气液两相)到状态点⑦(气相且存在小部分的液体裹挟，约1％～2％的带液量)，其中间压力下的介质的压力保持不变，中间压力下的液体介质会闪发为气体介质，吸收大量的气化潜热，热量一部分来自散热冷板9导热过来的功率电子元件10的散热量，另一部分来自于高压换热通道61内的液体介质(从状态点③到④)的热量，在对散热冷板9上的功率电子元件10散热后，中间压力下的气体介质进入补气压缩机30，并经补气压缩机30压缩后流入管路40(状态点⑧)，并与主压缩机1排出的高温高压的过热气体介质混合。高压换热通道61内的液体介质被吸热后温度降低，比焓降低，即过冷度提高，过冷的液体介质从状态点④流经第二节流元件7并节流降压到低压压力的液体介质(状态点⑤)，之后低压压力的液体介质进入到蒸发器8，经蒸发器8蒸发吸热后进入压缩机进口11(状态点①)，随后经主压缩机1后形成高温高压的过热气体介质(状态点②)，可以看到，从状态点③到④，高压换热通道61内的液体介质比焓降低，温度降低，其热量提供给了中间压力下的液体的闪发。

而参考图3和图4，采用高压液体介质直接冷却功率电子元件10时，可以看到，从状态点③至④，由于会直接吸收散热冷板9上的功率电子元件10的热量，会消耗一部分的介质的过冷度，甚至有可能会产生一小部分的液体闪发，状态点③至状态点④的过程，介质比焓升高，其吸收散热冷板9上的功率电子元件10的热量后温度上升，可以看到状态点⑤和状态点①之间的比焓也是降低的，所以采用高压液相介质直接冷却功率电子元件10的设计，会导致冷却系统的效率COP衰减，和本发明图1和图2采用中压介质直接冷却功率电子元件10的设计相比较，采用高于液体介质直接冷却功率电子元件10是比较差的。

在相同工况下，采用高压液体介质直接冷却功率电子元件10时，冷量和效率降低5％，介质温度为30℃-70℃，在功率电子元件10的传热温差更小的前提下，散热冷板9以及换热器6的体积和装配空间会更大。而本发明采用中压介质冷却功率电子元件10，冷量提高5.2％-36％，COP提高1.4％-12.3％，液体温度18℃-40℃，和高压液体介质直接冷却方式比较，本发明传热温差提高了12℃-30℃，散热冷板9以及换热器6的体积更小，装配空间更小，机组尺寸也可以更小。

参考图5和图6，采用风冷方式直接冷却功率电子元件10时，冷凝器2出口的液体介质过冷度不会有变化，效率比较好，但是运行范围尤其是高环境温度运行时，功率电子元件10的温度还是会比较高，运行范围比较窄，且对功率电子元件10的可靠性以及寿命都有负面影响。通过上述对比可知，本发明的冷却系统，其通过分支管道连通的中压换热通道62以及主管道连通的高压换热通道61，能够形成气液两相混合状态的中压介质，通过中压介质，能够吸收大量的气化潜热，来降低散热冷板9上的功率电子元件10散出的热量，冷却效率更高，且不会使散热冷板9以及功率电子元件10表面凝露。

上述散热冷板9上集成的多个功率电子元件10可以但不限于是主压缩机1、冷凝器2、水泵20、补气压缩机30等的功率电子元件10，通过将各个部件的功率电子元件10集成于散热冷板9上，能够更集中的对功率电子元件10进行散热，且相较于现有技术的多处设置不同部件的功率电子元件10，集成于一处的功率电子元件10其占有安装空间更小，且便于维护，此外，也不需要多处冷却，提高了冷却系统的效率。本实施例中，图1中所示的虚线连接即为各个部件的功率电子元件10与各个部件之间的连接。

为了更好的实现冷却系统的冷却最优化，如图7所示，本实施例的集成式驱动结构包括多个功率电子元件10，多个功率电子元件10形成变频功率输出单元、非变频功率输出单元103、弱电单元104以及绝缘件105，其中变频功率输出单元、非变频功率输出单元103、弱电单元104以及绝缘件105均设置于散热冷板9上，散热冷板9能够传递上述变频功率输出单元、非变频功率输出单元103以及弱电单元104散发的热量给换热器6，以实现对上述各单元的冷却。上述绝缘件105用于将弱电单元104与变频功率输出单元以及非变频功率输出单元103之间隔离绝缘，使得强弱电之间互不干扰。本实施例中，绝缘件105可以为绝缘珠等绝缘结构。

本实施例中，上述变频功率输出单元包括整流模块101、逆变模块102以及电抗器1023，其中电抗器1023连接于整流模块101，整流模块101连接于逆变模块102，上述整流模块101包括整流驱动板1011以及连接于整流驱动板1011的AC/DC整流器1012，整流驱动板1011连接于弱电单元104，以控制AC/DC整流器1012完成交流电到直流电的转换，在AC/DC整流器1012转换直流电后，将直流电输入至逆变模块102，逆变模块102将直流电转换为功能部件所需的交流电。本实施例中，上述需要交流电的功能部件包括但不限于冷凝风机21、水泵20、扰流风机107、主压缩机1、补气压缩机30等。

进一步地，在整流驱动板1011和AC/DC整流器1012之间设有第一绝缘件106，以实现两者各自独立运行，而不会受到互相干扰。本实施例中，上述AC/DC整流器1012的输入端连接有电抗器1023。

以输入五个380V/3Ph～50Hz的三相交流供电为例，现有技术中，通常是五个380V/3Ph～50Hz的三相交流供电需要五套整流单元，五套整流单元需要分布装配到不同的位置，导致安装空间要求更大，且装配较为复杂。本实施例通过上述整流模块101，五个380V/3Ph～50Hz的三相交流供电均输入至一个整流模块101，经过整流模块101整流之后得到537V的直流输出，随后根据需要通过逆变模块102转换成不同功能部件所需的交流电。本实施例只需要一套整流模块101及外围电气件(如上述的电抗器1023)，这部分功率电子元件可以做成共用公共设计，考虑到要满足所有功能部件的功能驱动的功率要求，在设计时将整流模块101的总容量设计为大于所有功能部件的功能驱动所需的功率之和。

本实施例中，上述整流模块101还包括滤波器1013，逆变模块102设有滤波输出接口，滤波输出接口连接于滤波器1013，由逆变模块102提供滤波器1013所需的功率。

上述逆变模块102包括逆变驱动板1021以及逆变器1022，其中逆变驱动板1021连接于弱电单元104以及逆变器1022，弱电单元104控制逆变驱动板1021与整流驱动板1011协调一致工作，逆变驱动板1021控制逆变器1022将AC/DC整流器1012整流后的直流电转换为部分功能部件所需的交流电。在逆变器1022上设有至少两个交流输出接口以及滤波输出接口，其中至少两个交流输出接口输出的交流电的值可以不同，以适用不同功能部件所需的功率要求。例如，本实施例的主压缩机1最大转速3000rpm，频率50Hz，额定功率8kW；风机最大转速4500rpm，频率75Hz，额定功率0.25kW，由于两者转速不一样，额定功率输出不一样，所以两者连接的交流输出接口输出的交流电的值也不同。本实施例中，需要指出的是，逆变器1022上的至少两个交流输出接口可以全部连接有功能部件，也可以根据需要设计冗余接口，以备其中一个交流输出接口出现问题时，能够及时替换。

本实施例中，逆变驱动板1021和逆变器1022之间也设有第一绝缘件106，以实现两者的各自独立运行，而不会受到互相干扰。需要指出的是，本实施例的第一绝缘件106同时绝缘隔离逆变驱动板1021和逆变器1022以及整流驱动板1011和AC/DC整流器1012。

如图7所示，上述非变频功率输出单元103包括安装于散热冷板9上的直流电源输出模块1031以及电容板1032，其中直流电源输出模块1031(即DC/DC电源输出模块)和电容板1032均连接于逆变器1022，直流电源输出模块1031设有直流输出接口，以连接直流电气件1034。可以理解的是，上述非变频功率输出单元103还可以包括继电器等功率电子元件10。

上述非变频功率输出单元103还包括PTC加热器输出模块1033，PTC加热器输出模块1033连接于逆变模块102，且控制连接于PTC加热器1035，能够实现PTC加热器1035的加热控制。

上述弱电单元104包括均安装于散热冷板9上的逻辑板1041以及控制板1042，逻辑板1041连接于上述整流驱动板1011以及逆变驱动板1021，用于控制整流驱动板1011和逆变驱动板1021，以实现两者协调一致工作。上述控制板1042连接于逻辑板1041，以实现对逻辑板1041发送控制指令。

优选地，上述非变频功率输出单元103与变频功率输出单元之间设有第二绝缘件108，以实现两个单元之间的相互隔离，保证各自运行良好。

本实施例通过设置变频功率输出单元，且变频功率输出单元包括整流模块101以及逆变模块102，逆变模块102设置有至少两个交流输出接口，至少两个交流输出接口可以连接不同的变频部件(如主压缩机1、补气压缩机30、冷凝风机21、水泵20或扰流风机107等)的变频驱动，进而将所有需要调频的变频部件的供电电路集成至一个变频功率输出单元上，能够有效减少独立安装每个变频部件的变频驱动所需的空间，而且还可以根据需要将整流模块101的总容量设计为大于所有功能部件的功能驱动所需的功率之和，以实现冗余设置，以达到更换变频部件连接的交流输出接口以及连接新增变频部件的目的。同时通过非变频功率输出单元103以及弱电单元104的设置，能够在散热冷板9上集成非变频需求的直流电源输出模块1031、电容板1032以及逻辑板1041和控制板1042等，进一步减少独立安装每个功能模块的空间。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。