一种大功率组合负载散热智能控制系统及其控制方法

摘要

本发明涉及大功率组合负载散热智能控制系统及其控制方法，所述系统包括散热风机，所述系统包括与散热风机连接的散热风道，所述散热风道上依次设有隔离网、散热扇阵列和电动百叶窗；所述散热风机和散热风道分别与控制机构相连。所述控制机构包括CPU处理器、PLC控制器和信号采集系统。所述方法为所述控制机构对进风口电动百叶窗的开启和关闭进行控制、其信号采集系统进行负载功率的采集、CPU处理器通过智能控制算法计算所需送风量并确定所需风机输出功率、数量和组合方式，对风机阵列组合变换进行控制，从而实现变量式散热控制。本发明有效的提高负载的散热效率，达到了既保证大功率组合负载正常运行，又能够达到降低系统功率损耗的目的。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种散热智能控制系统及其控制方法，更具体涉及一种大功 率组合负载散热智能控制系统及其控制方法。

背景技术：

高低压大功率电源系统、柴油发电机组、变压器、通信电源、不间断电 源(UPS)、大容量蓄电池组等设备广泛应用大功率组合负载来检测其功率、 电气性能、老化和可靠性等各项性能。传统的大功率组合负载一般采用恒定 风速定量式强制风冷，强制风冷的散热效果是自然风冷的10-20倍，主要依 靠大功率散热风扇实现，散热风扇风量是必须达到负载散热量的1.2～1.5倍 数才能满足负载散热量需求。

但大功率组合负载的这种传统散热方式存在以下弊端：

(1)由于采用定量式温控风扇散热系统，当模拟负载加载时，所有的 风机全部开启；而当负载减载时散热风机不能按照实际散热需要来减少数 量，散热风机本身功率大、数量多，这样将造成模拟负载整体功耗的增加， 电能浪费严重；

(2)由于大功率组合负载内部空间大，各点发热不均匀，散热效果不 佳，容易引起负载局部长期过热，从而降低负载使用寿命；

(3)大量使用大功率风扇所产生的噪声大、震动强，对整个大功率组 合负载系统的危害大。

因此需要一种能够自动实现大功率组合负载散热智能控制系统，在保证 大功率组合负载各种运行容量下的有效散热和系统安全可靠运行，能够根据 负载工况采用变量式散热控制，实时自动地调整散热系统(静音型轴流散热 风扇)的输出功率，降低模拟负载系统整体的功率损耗、噪音及震动，以达 到节约电能和延长大功率组合负载的使用寿命目的。

发明内容：

本发明的目的是提供一种大功率组合负载散热智能控制系统及其控制 方法，本发明能够自动实现大功率组合负载散热控制。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大功率组合负载散热 智能控制系统，所述系统包括散热风机，所述系统包括与散热风机连接的散 热风道，所述散热风道上依次设有隔离网、散热扇阵列和电动百叶窗；所述 散热风机和散热风道分别与控制机构相连。

本发明提供的一种大功率组合负载散热智能控制系统，所述电动百叶窗 设置在所述散热风道的进风口处并与所述散热风机相连。

本发明提供的一种大功率组合负载散热智能控制系统，所述散热风扇阵 列设置在所述散热风道内截面上，所述散热风扇阵列上方为大功率组合负载 发热装置。

本发明提供的另一优选的一种大功率组合负载散热智能控制系统，所述 隔离网设置在所述散热风道的出风口处，所述出风口设置在所述大功率负载 发热装置外壳的顶端。

本发明提供的再一优选的一种大功率组合负载散热智能控制系统，所述 电动百叶窗包括叶片、交流电机、卷绳器、机械式限位器和隔离网。

本发明提供的又一优选的一种大功率组合负载散热智能控制系统，所述 散热风道为圆形保温风道；其一端与所述进风口尺寸相等，其另一端与所述 大功率组合负载发热装置的底端尺寸相等，其中间为圆形的保温隔热管道， 用于散热风流的引导和散热紊流的形成。

本发明提供的又一优选的一种大功率组合负载散热智能控制系统，所述 散热风扇阵列是由功率不等的风扇组成的并列布置的轴流风扇组；所述风扇的 功率按照2的整数次幂规律选择配置。

本发明提供的又一优选的一种大功率组合负载散热智能控制系统，设置 在出风口的所述隔离网的尺寸与所述大功率负载发热装置外壳的顶端尺寸 相等，设置在出风口的所述隔离网为网格状，用于隔离异物进入设备内部。

本发明提供的又一优选的一种大功率组合负载散热智能控制系统，所述 控制机构包括信号采集系统、PLC控制器和分别与所述信号采集系统和PLC 控制器连接的CPU处理器；所述PLC控制器分别与所述电动百叶窗和所述 风机连接；所述信号采集系统与所述大功率组合负载连接。

本发明提供的一种包含上述控制系统的控制系统的方法，其特征在于： 所述方法包括以下步骤：

(1)大功率负载启动加电；

(2)进风口处的所述电动百叶窗接收所述PLC控制器的指令开启，到达 机械式限位装置后自动停止开启，保持开启状态；

(3)当所述负载加载，启动轴流风扇阵列中最小功率轴流风扇；

(4)所述信号采集系统实时采集所述负载加载功率数据，所述CPU处 理器计算所述负载功率与所述风机功率匹配程度，得出实际需要的所述风机 输出功率；

(5)当所述负载功率发热量大于所述风机送风量时，所述CPU处理器 根据匹配功率计算结果和不同风机容量进行匹配组合，发出风机功率调整指 令并控制所述PLC控制器启动相应编号的风机组合，以此类推，当负载满载 时启动全部风机；

(6)当所述负载减载时，所述信号采集系统实时采集所述负载减载功率 数据，所述CPU处理器计算所述负载功率与所述风机功率匹配程度，得出 实际需要的所述风机输出功率；

(7)当所述负载功率发热量小于所述风机送风量时，所述CPU处理器 根据匹配功率计算结果和不同风机容量进行匹配组合，发出风机功率调整指 令，控制所述PLC控制器延迟5分钟后停止相应编号的风机，以此类推，当 无负载时最后一个风机延迟关闭；

(8)进风口处所述电动百叶窗接收所述PLC控制器的指令关闭，到达机 械式限位装置后自动停止，保持关闭状态。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明有效的提高负载的散热效率，达到了既保证大功率组合负载 正常运行，又能够达到降低系统功率损耗的目的；

2、本发明结构简单，原理科学，具有创新和实用价值；

3、本发明中的散热系统为圆形管道设计，同功率轴流风扇同转速下， 可以增加送风压力，增大风速，风道引导的空气流直接冲击散热器表面，流 场以紊流为主，热阻相对较小，其散热效果更好；

4、本发明使得整个负载的设备功耗明显降低，节能效果显著，有效的 提高了大功率组合负载的运行安全水平，其节能效果十分显著；

5、本发明中的散热扇阵列为不同功率等级设计，运行过程中通过智能 控制系统实时调整风机输出功率的分级运行原理，在同等风量下减小了轴流 风扇的功率。

6、本发明中负载的噪声大部分是由轴流风扇转动和震动引起，外层的 保温材料可以有效吸收噪音，仅有部分轴流风扇运行和保温管道的设计，可 以使得整个负载运行的噪声进一步减小。

附图说明

图1为本发明控制方法的流程图；

图2为本发明的控制系统的结构示意图；

其中，1-电动百叶窗，2-散热风道，3-散热扇阵列，4-负载发热装置，5- 隔离网。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-2所示，本例的发明大功率组合负载散热智能控制系统，所述系 统包括散热风机，所述系统包括与所述散热风机相连的散热风道2和分别与 所述散热风机和散热风道2相连的控制机构；所述散热风道2由上到下依依 次设有隔离网5、散热扇阵列3和电动百叶窗1。

所述散热风道2设置在其的进风口与出风口之间；所述电动百叶窗1设 置在所述散热风道2的进风口处并与所述散热风机右侧下端外壳上相连。

所述散热风扇阵列3设置在所述散热风道2内截面上，所述散热风扇阵 列3上方为大功率组合负载发热装置4。

所述隔离网5设置在所述散热风道2的风口处，所述出风口设置在所述 大功率负载发热装置4外壳的顶端。

所述电动百叶窗1包括叶片、交流电机、卷绳器、机械式限位器和隔离 网，用于散热系统进风口处叶片的自动开启和关闭控制。

所述散热风道2为圆形保温风道；其一端与所述进风口尺寸相等，其另 一端与所述大功率组合负载发热装置4的底端尺寸相等，其中间为圆形的保 温隔热管道，用于散热风流的引导和散热紊流的形成。

所述散热风扇阵列3是由功率不等的风扇组成的并列布置的轴流风扇组； 所述风扇的功率按照二的整数次幂规律选择配置，所述轴流风扇作为强迫对流 冷却系统中重要的主动散热元件，用于增加保温风道内的风压，提高负载发热 部位的散热效果。

设置在出风口的所述隔离网5的尺寸与所述大功率负载发热装置4外壳 的顶端尺寸相等，设置在出风口的所述隔离网5为制成网格状的材质，用于 隔离异物进入设备内部。

所述控制机构包括CPU处理器、PLC控制器和信号采集系统。控制机 构对进风口电动百叶窗的开启和关闭进行控制、信号采集系统进行负载功率 的采集、CPU处理器通过智能控制算法计算所需送风量并确定所需风机输出 功率、数量和组合方式，对风机阵列组合变换进行控制，从而实现变量式散 热控制，所述信号采集系统为单片机或其它具有该功能的微机控制系统。

包含上述技术方案的控制系统的方法，其步骤为：

(1)大功率负载启动加电；

(2)进风口处的所述电动百叶窗接收所述PLC控制器的指令开启，到达 机械式限位装置后自动停止开启，保持开启状态；

(3)当所述负载加载，启动轴流风扇阵列中最小功率轴流风扇；

(4)所述信号采集系统实时采集所述负载加载功率数据，所述CPU处 理器计算所述负载功率与所述风机功率匹配程度，得出实际需要的所述风机 输出功率；

(5)当所述负载功率发热量大于所述风机送风量时，所述CPU处理器根 据匹配功率计算结果和不同风机容量进行匹配组合，发出风机功率调整指令 并控制所述PLC控制器启动相应编号的风机组合，以此类推，当负载满载时 启动全部风机；

(6)当所述负载减载时，所述信号采集系统实时采集所述负载减载功率 数据，所述CPU处理器计算所述负载功率与所述风机功率匹配程度，得出 实际需要的所述风机输出功率；

(7)当所述负载功率发热量小于所述风机送风量时，所述CPU处理器根 据匹配功率计算结果和不同风机容量进行匹配组合，发出风机功率调整指 令，控制所述PLC控制器延迟5分钟后停止相应编号的风机，以此类推，当 无负载时最后一个风机延迟关闭；

(8)进风口处所述电动百叶窗接收所述PLC控制器的指令关闭，到达机 械式限位装置后自动停止，保持关闭状态。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其 限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理依然可以对本发 明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的 任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。