一种具有内部环境自动调节功能的变频器及其工作方法
技术领域
本发明涉及变频器领域，具体涉及一种具有内部环境自动调节功能的变频器及其工作方法。
背景技术
现代电力技术和计算机控制技术的迅速发展促进了电气传动的技术革命，在现代工业领域，变频器是广泛使用的重要电器之一，它是节能控制环节的关键部件，起到了功率转换和放大的作用，长时间运行会导致发热量增加，如果不及时散出，会影响各器件的性能，因此，需要设置环境控制装置来为变频器维持一个稳定的工作环境。
现有的变频器通常采用风冷或液冷的方式进行温度控制，风冷散热会带来大量的灰尘，而且散热效率常常取决于散热片本身的散热面积，在变频器中，散热片的散热面积是受到限制的，散热片的体积相对较大，会占据了其他器件的设计空间，带来安装和维修的不便，对于水冷散热，常常由于冷媒的散热功率过大，使电子元器件温度过低、出现凝露等现象，最终导致整机失效，并且在使用中对热量的利用效率比较低，比较耗能，无法对变频器的内部环境进行综合调节。
发明内容
本发明的目的在于针对上述提出的问题和不足，提供一种具有内部环境自动调节功能的变频器及其工作方法，不仅可以将变频器的各个部件维持在工作温度范围内，而且能够利用冷媒向加湿器提供热量，提高能量利用效率，同时，能够针对变频器的内部环境进行实时的检测和调整从而维持一个稳定、无尘且恒温的工作环境，还可以针对火险进行自动报警，防止危险的发生。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种具有内部环境自动调节功能的变频器，包括柜体，柜体分为上柜体和下柜体，上柜体和下柜体各设有一道柜门，上柜体包括压缩机、第一膨胀阀、加湿器、散热器、储液罐、第二膨胀阀、引流管、第三膨胀阀、显示屏、控制按钮和输入输出端子，压缩机安装在上柜体的中部，压缩机的出液口安装有第一膨胀阀，第一膨胀阀安装在加湿器的进液口上，加湿器的下部穿过上柜体下部并伸出到下柜体内，加湿器的出液口和散热器的进液口通过引流管连接，散热器安装在柜体的外侧顶部，散热器的出液口和储液罐的进液口通过引流管连接，储液罐的第一出液口安装有第二膨胀阀，第三膨胀阀安装在压缩机的进液口上，显示屏安装在上柜门的一侧，控制按钮安装在上柜门的另一侧，输入输出端子安装在上柜门的另一侧并位于控制按钮的下方；
下柜体包括过滤蒸发器、引流管、第一节流阀、第一吸热管、变频器本体、第二节流阀、第二吸热管、控制器本体、第三膨胀阀、温度传感器、湿度传感器、箱体、保温层和万向轮，若干对万向轮安装在柜体下部的四角上，箱体安装在柜体的内部，保温层安装在箱体的四周并与柜体内壁紧密连接，保温层也安装在下柜体门的内壁上，引流管埋设在保温层内，若干对温度传感器和湿度传感器安装在箱体的内侧并分布在四角上，过滤蒸发器安装在箱体的上部，第二膨胀阀安装在储液罐的第一出液口和过滤蒸发器的进液口之间，变频器本体安装在箱体的内部，第一吸热管安装在变频器本体的表面，第一节流阀安装在第一吸热管的进液口上，控制器本体安装在箱体的内部并位于变频器本体的下方，第二吸热管安装在控制器本体的表面，第二节流阀安装在第二吸热管的进液口上，变频器本体和控制器本体上均安装有温度传感器，第一节流阀和第二节流阀通过引流管连接在储液罐的第二出液口上，过滤蒸发器、第一吸热管和第二吸热管通过引流管连接在第三膨胀阀上；
压缩机、第一膨胀阀、加湿器、储液罐、第二膨胀阀、过滤蒸发器、第一节流阀、变频器本体、第二节流阀、第三膨胀阀、温度传感器、湿度传感器、显示屏、控制按钮和输入输出端子通过导线和控制器本体连接。
优选的，加湿器包括第一外壳、水箱、吸水管、抽水器、喷头、纱网圈、电机、叶轮、加热管和输汽板，第一外壳安装在上柜体，第一外壳的底部穿过下柜体的保温层和箱体，水箱安装在第一外壳的顶部，吸水管安装在第一外壳的内部并与水箱相连接，抽水器连接在吸水管上，喷头安装在抽水器上，纱网圈安装在水箱和第一外壳之间，电机安装在水箱的下端，叶轮安装在电机的驱动轴端部，加热管安装在第一外壳的内部并位于叶轮的下方，加热管的进液口通过引流管和第一膨胀阀连接，加热管的出液口通过引流管和散热器连接，输汽板安装在第一外壳的底部，输汽板开有若干输汽管。
优选的，过滤蒸发器包括第三吸热管、第二外壳、排气扇、抽气扇和过滤板，第二外壳安装在箱体的顶部，第三吸热管安装在第二外壳的内部，并通过埋设在保温层内的引流管和第二膨胀阀连接，排气扇安装在第二外壳的底部，抽气扇安装在第二外壳的一侧，过滤板安装在抽气扇的一侧。
优选的，散热器包括散热棒、散热板和散热管，散热棒均匀分布在散热板的上表面，散热板的下表面紧密贴在散热管上，散热管安装在柜体的顶端。
优选的，控制器本体包括电路板、绝缘导热层、蜂鸣器和烟雾传感器，电路板安装在箱体的内壁上，电路板上安装有用于控制和无线传输的控制电路，绝缘导热层覆盖在电路板的表面上，蜂鸣器和烟雾传感器穿过绝缘导热层并和控制电路用导线连接，温度传感器安装在绝缘导热层上，第二吸热管紧密贴在绝缘导热层的表面。
一种具有内部环境自动调节功能的变频器的工作方法，该工作方法的具体步骤包括：
步骤一：通过控制按钮对变频器进行设置，设定输出信号的初始电流、初始电压和初始相位；
步骤二：控制器本体接收外部指令，并向变频器本体发出指令，使变频器本体改变步骤一中输出的电流、电压和相位；
步骤三：通过箱体四角的温度传感器得到箱体内部的温度信息，控制器本体发出指令，使上柜体的各部件以及过滤蒸发器开始工作，冷媒通过引流管流经压缩机、第一膨胀阀、加湿器、散热器、储液罐、第二膨胀阀、过滤蒸发器和第三膨胀阀最终回到压缩机从而完成循环，将热量传递到柜体外；
步骤四：通过箱体四角的湿度传感器得到箱体内部的湿度信息，控制器本体发出指令，使加湿器开始工作，对箱体的内部进行加湿；
步骤五：通过变频器本体和控制器本体表面的温度传感器得到变频器本体和控制器本体的温度信息，控制器本体发出指令，第一节流阀调节冷媒流量来调节变频器本体的温度，第二节流阀调节冷媒流量来调节控制器本体的温度；
步骤六：通过烟雾传感器得到箱体内部的空气信息，当有烟雾产生时，控制器本体发出指令，蜂鸣器发出声音。
本发明的有益效果：
一、通过控制器本体对各个膨胀阀的精确调节，使得冷媒有序地在引流管内传导热量，保护了压缩机不会受到液冲的影响而损坏，精确的控制了冷媒在导流管内的流动速率，从而有效地将各发热部件产生的热量传导至柜体外。
二、通过控制器本体对各个节流阀的精确调节，使得变频器本体和控制器本体能够保持温度在合适的区间之中，既不会因为过热而受损，更不会因为过冷而发生凝露现象导致短路等，从而延长各器件的工作寿命，降低了成本。
三、利用冷媒传导出的热量为加湿器提供加热的能量，从而提升了能源的利用率，降低了能耗，同时也对箱内环境进行调节，保障了各个电子器件不会因为过于干燥而受到静电的危害。
四、该变频器结构简单，便于维护，并且具有火灾报警功能，通过控制器本体的无线传输，可以及时了解变频器的工作状态，远程控制变频器，节省了大量的劳力。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明柜体正面示意图；
图3为本发明加湿器结构示意图；
图4为本发明过滤蒸发器结构示意图；
图5为本发明散热器结构示意图；
图6为本发明散热管结构示意图；
图7为本发明控制器本体结构示意图；
图中：1、压缩机；2、第一膨胀阀；3、加湿器；4、散热器；5、储液罐；6、第二膨胀阀；7、过滤蒸发器；8、引流管；9、第一节流阀；10、第一吸热管；11、变频器本体；12、第二节流阀；13、第二吸热管；14、控制器本体；15、第三膨胀阀；16、温度传感器；17、湿度传感器；18、箱体；19、保温层；20、柜体；21、显示屏；22、控制按钮；23、输入输出端子；24、万向轮；25、第一外壳；26、水箱；27、吸水管；28、抽水器；29、喷头；30、纱网圈；31、电机；32、叶轮；33、加热管；34、输汽板；35、第三吸热管；36、第二外壳；37、排气扇；38、抽气扇；39、过滤板；40、散热棒；41、散热板；42、散热管；43、电路板；44、绝缘导热层；45、蜂鸣器；46、烟雾传感器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7所示，一种具有内部环境自动调节功能的变频器，包括柜体20，柜体20分为上柜体和下柜体，上柜体和下柜体各设有一道柜门，上柜体包括压缩机1、第一膨胀阀2、加湿器3、散热器4、储液罐5、第二膨胀阀6、引流管8、第三膨胀阀15、显示屏21、控制按钮22和输入输出端子23，压缩机1安装在上柜体的中部，压缩机1的出液口安装有第一膨胀阀2，第一膨胀阀2安装在加湿器3的进液口上，加湿器3的下部穿过上柜体下部并伸出到下柜体内，加湿器3的出液口和散热器4的进液口通过引流管8连接，散热器4安装在柜体20的外侧顶部，散热器4的出液口和储液罐5的进液口通过引流管8连接，储液罐5的第一出液口安装有第二膨胀阀6，第三膨胀阀15安装在压缩机1的进液口上，显示屏21安装在上柜门的一侧，控制按钮22安装在上柜门的另一侧，输入输出端子23安装在上柜门的另一侧并位于控制按钮22的下方；
下柜体包括过滤蒸发器7、引流管8、第一节流阀9、第一吸热管10、变频器本体11、第二节流阀12、第二吸热管13、控制器本体14、第三膨胀阀15、温度传感器16、湿度传感器17、箱体18、保温层19和万向轮24，若干对万向轮24安装在柜体20下部的四角上，箱体18安装在下柜体的内部，保温层19安装在箱体18的周围并与下柜体内壁紧密连接，引流管8埋设在保温层19内，若干对温度传感器16和湿度传感器17安装在箱体18的内侧并分布在四角上，过滤蒸发器7安装在箱体18的上部，第二膨胀阀6安装在储液罐5的第一出液口和过滤蒸发器7的进液口之间，变频器本体11安装在箱体18的内部，第一吸热管10安装在变频器本体11的表面，第一节流阀9安装在第一吸热管10的进液口上，控制器本体14安装在箱体18的内部并位于变频器本体11的下方，第二吸热管13安装在控制器本体14的表面，第二节流阀12安装在第二吸热管13的进液口上，变频器本体11和控制器本体14上均安装有温度传感器16，第一节流阀9和第二节流阀12通过引流管8连接在储液罐5的第二出液口上，过滤蒸发器7、第一吸热管10和第二吸热管13通过引流管8连接在第三膨胀阀15上；
压缩机1、第一膨胀阀2、加湿器3、储液罐5、第二膨胀阀6、过滤蒸发器7、第一节流阀9、变频器本体11、第二节流阀12、第三膨胀阀15、温度传感器16、湿度传感器17、显示屏21、控制按钮22和输入输出端子23通过导线和控制器本体14连接，压缩机1的型号为NE6210E，储液罐5的型号为KFR120WLG,膨胀阀的型号为TEX5-2，节流阀型号为LD8802SS，温度传感器16的型号为TSYS01-1，湿度传感器17的型号为HF-3223。
加湿器3包括第一外壳25、水箱26、吸水管27、抽水器28、喷头29、纱网圈30、电机31、叶轮32、加热管33和输汽板34，第一外壳25安装在上柜体，第一外壳25的底部穿过下柜体并伸出到箱体18内，水箱26安装在第一外壳25的顶部，吸水管27安装在第一外壳25的内部并与水箱26相连接，抽水器28连接在吸水管27上，喷头29安装在抽水器28上，纱网圈30安装在水箱26和第一外壳25之间，电机31安装在水箱26的下端，叶轮32安装在电机31的驱动轴端部，加热管33安装在第一外壳25的内部并位于叶轮32的下方，加热管33的进液口通过引流管8和第一膨胀阀2连接，加热管33的出液口通过引流管8和散热器4连接，输汽板34安装在第一外壳25的底部，输汽板34开有若干输汽管，抽水器28将水从水箱26中抽出，并通过喷头29喷出，喷头29开有若干圆孔，使得喷出的水呈小液滴状态，电机31转动叶轮32，将这些小液滴送入加热管33所在区域，通过加热管33的加热使液滴快速雾化，输汽板34内部开有若干均匀分布的毛细输汽管，从而使水雾快速均匀地充入箱体18，稳定提升箱体18湿度，避免因为静电导致电子器件损坏。
过滤蒸发器7包括第三吸热管35、第二外壳36、排气扇37、抽气扇38和过滤板39，第二外壳36安装在箱体18的顶部，第三吸热管35安装在第二外壳36的内部，并通过埋设在保温层19内的引流管8和第二膨胀阀6连接，排气扇37安装在第二外壳36的底部，抽气扇38安装在第二外壳36的一侧，过滤板39安装在抽气扇38的一侧，通过抽气扇38将箱体18内的空气源源不断地送入过滤板39，从而清除箱体18内的灰尘，第三吸热管35再对过滤后的空气降温，经由若干排气扇37重回箱体18内，从而完成对箱体18内空气的降温过滤工作，维持了环境温度和洁净度，保障了变频器的工作稳定。
散热器4包括散热棒40、散热板41和散热管42，散热棒40均匀分布在散热板41的上表面，散热板41的下表面紧密贴在散热管42上，散热管42安装在柜体20的顶端，散热管42呈蛇形排列，截面呈矩形，并与散热板41紧密贴合，从而将热量快速地传导至散热板41和散热棒40，实现高效的热交换。
控制器本体14包括电路板43、绝缘导热层44、蜂鸣器45和烟雾传感器46，电路板43安装在箱体18的内壁上，电路板43上安装有用于控制和无线传输的控制电路，绝缘导热层44覆盖在电路板43控制电路的表面，蜂鸣器45和烟雾传感器46穿过绝缘导热层44并和控制电路连接，温度传感器16安装在绝缘导热层44上，第二吸热管13紧密贴在绝缘导热层44的表面，电路板43的控制电路通过导线和各个电子器件连接，不仅控制变频器本体11的输出，还对液冷热传导系统进行精确控制，维持了各个电子器件在稳定的工作温度范围内，绝缘导热层44包裹住控制电路上的各个电子器件，并将热量传导至第二吸热管13，经由其中的冷媒将热量传导至柜体20外，烟雾传感器46和蜂鸣器45的配合使用，能够对箱体18内部的火险进行报警。
一种具有内部环境自动调节功能的变频器的工作方法，该工作方法的具体步骤包括：
步骤一：通过控制按钮22对变频器进行设置，设定输出信号的初始电流、初始电压和初始相位；
步骤二：控制器本体14接收外部指令，并向变频器本体11发出指令，使变频器本体11改变步骤一中输出的电流、电压和相位；
步骤三：通过箱体18四角的温度传感器16得到箱体18内部的温度信息，控制器本体14发出指令，使上柜体的各部件以及过滤蒸发器7开始工作，冷媒通过引流管8流经压缩机1、第一膨胀阀2、加湿器3、散热器4、储液罐5、第二膨胀阀6、过滤蒸发器7和第三膨胀阀15最终回到压缩机1从而完成循环，将热量传递到柜体20外；
步骤四：通过箱体18四角的湿度传感器17得到箱体18内部的湿度信息，控制器本体14发出指令，使加湿器3开始工作，对箱体18的内部进行加湿；
步骤五：通过变频器本体11和控制器本体14表面的温度传感器16得到变频器本体11和控制器本体14的温度信息，控制器本体14发出指令，第一节流阀9调节冷媒流量来调节变频器本体11的温度，第二节流阀12调节冷媒流量来调节控制器本体14的温度；
步骤六：通过烟雾传感器46得到箱体18内部的空气信息，当有烟雾产生时，控制器本体14发出指令，蜂鸣器45发出声音。
本发明在使用时，通过控制按钮22对变频器进行手动设置，通过各个温度传感器16和湿度传感器17获取变频器内部的环境数据，通过压缩机1、散热器4、储液罐5、过滤蒸发器7、引流管8和各膨胀阀构成一整套完善的液冷传热系统，从而将变频器内部环境保持稳定，通过对各个节流器的调整，精确控制流经变频器本体11和控制器本体14的冷媒量，使得变频器的各个电子器件能够维持在稳定的工作温度范围内，从而使各个电子器件免受过热或者凝露等现象的伤害，由于过滤蒸发器7会对空气过滤抽湿使得空气比较干燥，从而使电子器件受到静电的危害，因此通过加湿器3提高空气湿度，同时利用冷媒放热对加湿器3里的小液滴进行加热雾化，不仅实现对传热系统余热的高效利用，而且避免了电子器件被静电击穿，通过控制器本体14的无线传输功能向外传输所有的数据并接收指令，加强了变频器与其他设备的联系，使得该变频器能够根据要求调整输出，通过万向轮24调整变频器的位置，使得变频器能够快速移动并适应不同的工作区域，提升了工作效率，降低了工作成本，加强了设备的信息化、网络化。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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、以及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，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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连接，可以是两个元件内部的连通。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。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
