本发明专利技术公开了一种基于半导体的换流阀外冷水系统的降温装置及方法，外冷水系统包括对换流阀进行换热的水箱，降温装置包括多个降温组件，降温组件包括半导体制冷片、制冷底座、固定机构、温度检测单元和控制单元；制冷底座一侧用于与外冷水系统的水箱贴合换热，另一侧与半导体制冷片贴合固定，相邻制冷底座通过固定机构可拆卸固定；温度检测单元检测换流阀温度、水箱温度和环境温度；控制单元根据检测的换流阀温度、水箱温度和环境温度，控制半导体制冷片调节换流阀的温度。本发明专利技术可以进行快速部署，并实现快速制冷。
2、现有工业使用的制冷设备主要采用压缩式制冷方式，压缩机制冷主要通过制冷压缩机在蒸汽压缩式制冷系统中，把制冷剂从低压提升为高压，并使制冷剂不断循环流动，从而使系统不断将内部热量排放到高于系统温度的环境中。将热量从低温环境排放到高温环境，用于降低温度。例如工业冰水机，家用空调。主要的工作流程：
>9、2.制冷的速度慢，结构复杂。压缩式制冷需要一系列的机械机构。导致制冷的速度明显低于半导体式制冷方式。10、3.噪声大，不环保。压缩式制冷设备采用一系列的机械结构，产生机械噪声。制冷剂容易破坏大气环境，不利于环保。
11、4.扩展性差，当前技术只能用于阀外冷水等敞开式系统的降温，对于换流站内水冷、换流变油循环、调相机冷却回路的密闭式管道，只能依赖其系统自身的冷却系统进行降温，无法通过外部的方式进行快速辅助降温。
12、因此，如何设计一种可以稳定适用于换流阀冷水系统的辅助冷却装置是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种基于半导体的换流阀外冷水系统的降温装置及方法。可以进行快速部署，并实现快速制冷。
2、第一方面，本专利技术提供一种基于半导体的换流阀外冷水系统的降温装置，外冷水系统包括对换流阀进行换热的水箱，降温装置包括多个降温组件，降温组件包括半导体制冷片、制冷底座、固定机构、温度检测单元和控制单元；
3、制冷底座一侧用于与外冷水系统的水箱贴合换热，另一侧与半导体制冷片贴合固定，相邻制冷底座通过固定机构可拆卸固定；
4、温度检测单元检测换流阀温度、水箱温度和环境温度；
5、控制单元根据检测的换流阀温度、水箱温度和环境温度，控制半导体制冷片调节换流阀的温度。
6、进一步的，多个降温组件环形连接固定于水箱外，相邻降温组件通过固定机构可拆卸固定；
7、固定机构包括分别位于相邻制冷底座上的固定插块和固定凹槽，固定插块和固定凹槽形状匹配，并通过同时穿过固定插块和固定凹槽的固定件进行固定。
8、进一步的，外冷水系统还包括与水箱连通的水冷管，水箱通过水冷管对换流阀进行换热；
9、制冷底座上设有多个沟槽和/或通孔，并容纳经过换流阀换热后的水冷管。
10、进一步的，半导体制冷片远离制冷底座的一侧固定有散热风扇。
11、进一步的，半导体制冷片远离制冷底座的一侧设有散热鳍片，散热风扇固定于散热鳍片上。
12、进一步的，根据检测的换流阀温度、水箱温度和环境温度，控制半导体制冷片调节换流阀的温度，包括：
13、根据检测的换流阀温度、水箱温度和环境温度，确定半导体制冷片所需的功率；
14、基于半导体制冷片所需的功率，确定半导体制冷片所需的电流；
15、基于换流阀的目标温度范围，确定半导体制冷片的温度调节区间；
16、基于半导体制冷片所需的电流，并结合半导体制冷片的温度调节区间，调节换流阀的温度达到目标温度范围。
17、进一步的，根据检测的换流阀温度、水箱温度和环境温度，确定半导体制冷片所需的功率，包括：
18、根据检测的换流阀温度和换流阀目标温度，并结合外冷水系统中冷却介质的物理参数，确定换流阀额外所需的冷量；
19、根据制冷底座的物理参数，并结合检测的换流阀温度、水箱温度和环境温度，确定环境与制冷底座之间传导的热负荷；
20、确定半导体制冷片的温差效率，并结合换流阀额外所需的冷量和环境与制冷底座之间传导的热负荷，得到半导体制冷片所需的功率。
21、进一步的，半导体制冷片所需的功率，满足以下关系：
22、
23、式中，i为半导体制冷片所需的电流，c为外冷水系统中冷却介质的比热容，ρ为冷却介质的密度，v为冷却介质的流速，s0为外冷水系统的有效冷却面积，t1为检测的换流阀温度，t0为换流阀目标温度，λ为制冷底座导热系数，h为制冷底座的厚度，t2为水箱温度，t3为环境温度，s1为半导体制冷片与制冷底座的总接触面积，s2为制冷底座与水箱的总接触面积，r为半导体制冷片的电阻。
24、进一步的，基于换流阀的目标温度范围，确定半导体制冷片的温度调节区间，包括：
25、获取换流阀当前的热释放量和外冷水系统的标准环境温度，并结合当前的环境温度，确定换流阀的滞回温度；
26、结合换流阀的目标温度范围和换流阀的滞回温度，确定半导体制冷片的温度调节范围。
27、进一步的，半导体制冷片的温度调节范围为[t目标下限-δt滞回,t目标上限+δt滞回]，δt滞回＝δt基准+k1(t3-t基准)-k2q负载/λ有效；其中，δt滞回为换流阀的滞回温度，δt基准为初始滞回范围，t基准为外冷水系统的标准环境温度，k1为温度调节范围对环境变化的灵敏度系数，k2为温度调节范围对热负载变化的灵敏度系数，λ有效为外冷水系统的等效热导率，t目标上限和t目标下限分别为换流阀目标温度范围的上下端点值。
28、进一步的，基于半导体制冷片所需的电流，并结合半导体制冷片的温度调节区间，调节换流阀的温度达到目标温度范围，包括：
29、将换流阀温度与半导体制冷片的温度调节区间上下端点进行差值处理；
30、在换流阀温度与半导体制冷片的温度调节区间上下端点差值均大于零时，向半导体制冷片输入所需的电流，以及在换流阀温度与半导体制冷片的温度调节区间上下端点差值均小于零时，向半导体制冷片输入最低运行电流或半导体制冷片停止工作；
31、直至换流阀温度与半导体制冷片的温度调节区间上下端点差值均不大于零或均小于零，并向半导体制冷片输入正常工作电流。...
【技术保护点】
1.一种基于半导体的换流阀外冷水系统的降温装置，其特征在于，外冷水系统包括对换流阀进行换热的水箱，降温装置包括多个降温组件，降温组件包括半导体制冷片、制冷底座、固定机构、温度检测单元和控制单元；
2.如权利要求1所述的降温装置，其特征在于，多个降温组件环形连接固定于水箱外，相邻降温组件通过固定机构可拆卸固定；
3.如权利要求1所述的降温装置，其特征在于，外冷水系统还包括与水箱连通的水冷管，水箱通过水冷管对换流阀进行换热；
4.如权利要求1所述的降温装置，其特征在于，半导体制冷片远离制冷底座的一侧固定有散热风扇。
5.如权利要求4所述的降温装置，其特征在于，半导体制冷片远离制冷底座的一侧设有散热鳍片，散热风扇固定于散热鳍片上。
6.如权利要求1所述的降温装置，其特征在于，根据检测的换流阀温度、水箱温度和环境温度，控制半导体制冷片调节换流阀的温度，包括：
7.如权利要求6所述的降温装置，其特征在于，根据检测的换流阀温度、水箱温度和环境温度，确定半导体制冷片所需的功率，包括：
8.如权利要求6所述的降温装置，其特征在于，基于换流阀的目标温度范围，确定半导体制冷片的温度调节区间，包括：
9.如权利要求8所述的降温装置，其特征在于，基于半导体制冷片所需的电流，并结合半导体制冷片的温度调节区间，调节换流阀的温度达到目标温度范围，包括：
10.一种基于半导体的换流阀外冷水系统的降温方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述基于半导体的换流阀外冷水系统的降温装置，降温方法包括：
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【技术特征摘要】
1.一种基于半导体的换流阀外冷水系统的降温装置，其特征在于，外冷水系统包括对换流阀进行换热的水箱，降温装置包括多个降温组件，降温组件包括半导体制冷片、制冷底座、固定机构、温度检测单元和控制单元；
2.如权利要求1所述的降温装置，其特征在于，多个降温组件环形连接固定于水箱外，相邻降温组件通过固定机构可拆卸固定；
3.如权利要求1所述的降温装置，其特征在于，外冷水系统还包括与水箱连通的水冷管，水箱通过水冷管对换流阀进行换热；
4.如权利要求1所述的降温装置，其特征在于，半导体制冷片远离制冷底座的一侧固定有散热风扇。
5.如权利要求4所述的降温装置，其特征在于，半导体制冷片远离制冷底座的一侧设有散热鳍片，散热风扇固定于散热鳍片上。
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭涛，许卫刚，程波，薛军，单哲，李卫平，张之琪，叶明清，张芬芬，莫豪，郑维高，张宇，王克，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司超高压分公司，
类型：发明
国别省市：
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