(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210704888.1 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 温州大学 地址 325035 浙江省温州市温州高教园区 (瓯海区茶山 镇) (72)发明人 戴瑜兴　彭子舜　王俊　赵振兴　 宁勇　胡文　曾国强　章纯　车圣　 (74)专利代理 机构 广州科沃园专利代理有限公 司 44416 专利代理师 王维霞 (51)Int.Cl. H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种WBG和Si器件混合的电源 水冷系统及其 控制策略 (57)摘要 本发明公开了一种WBG和Si器件混合的电源 水冷系统及其控制策略， 包括信息层和控制层， 信息层包括数据采集模块和在 线数据存储模块， 控制层包括计算机控制模块和水冷装置， 数据采 集模块实时监测并采集第一数据信息， 计算机控 制模块调用在线数据存储模块中的第一数据信 息并生成控制水冷装置的第二数据信息， 第一数 据信息和第二数据信息存储在在线数据存储模 块中； 该策略有效提升器件及设备的可靠性， 从 而延长其使用寿 命。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114929000 A 2022.08.19 CN 114929000 A 1.一种WBG和Si器件混合的电源水冷系 统， 其特征在于， 包括信息层和控制层， 所述信 息层包括数据采集模块和在线数据存储模块， 所述控制层包括计算机控制模块和水冷装 置， 所述数据采集模块实时监测并采集第一数据信息， 所述计算机控制模块调用在线数据 存储模块中的第一数据信息并生成控制水冷装置的第二数据信息， 所述第一数据信息和所 述第二数据信息存 储在在线数据存 储模块中。 2.根据权利要求1所述的一种WBG和Si器件混合的电源水冷系统， 其特征在于， 所述水 冷装置包括冷却介质容纳箱， 所述冷却介质容纳箱设置有出水总阀门和进水总阀门， 所述 出水总阀门连接1号分阀门、 2 号分阀门和3号分阀门， 所述 1号分阀门连接备用循环水泵， 所 述2号分阀门连接Si器件循环水泵， 所述3号分阀门连接WBG器件循环水泵， 所述Si器件循环 水泵通过管路连接Si器件， 所述Si器件通过管路连接第一冷却装置， 所述第一冷却装置通 过管路连接1号换向阀， 所述1号换向阀同时连接进水总阀门和第三冷却装置， 所述Si器件 两侧的管路上分别设置有第一Si器件冷却介质流量传感器和第二Si器件冷却介质流量传 感器， 所述第一冷却装置的出口侧管路上设置有第一冷却介质温度传感器， 所述WBG器件循 环水泵通过管路连接WBG器件， 所述WBG器件通过管路连接第二冷却装置， 所述第二冷却装 置通过管路连接2号换向阀， 所述2 号换向阀同时连接进 水总阀门和第三冷却装置， 所述WBG 器件两侧的管路上分别设置有第一WBG冷却介质流量传感器和第二WBG冷却介质流量传感 器， 所述第二冷却装置的出 口侧管路上设置有第二冷却介质温度传感器， 所述第三冷却装 置连接冷却介质容纳箱。 3.根据权利要求2所述的一种WBG和Si器件混合的电源水冷系统， 其特征在于， 所述第 一数据信息包括WBG器件和Si器件的累积损伤数据、 老化数据、 水冷装置的运行数据和水冷 装置的外部环境温度数据， 所述运行数据包括经过第一冷却装置和第二冷却装置冷却后的 冷却介质温度以及WBG器件和Si器件冷却介质在循环驱动过程的流 量数据。 4.根据权利要求2所述的一种WBG和Si器件混合的电源水冷系统， 其特征在于， 所述第 一冷却装置、 第二冷却装置和第三冷却装置均包括空气散热器和冷却风机 。 5.根据权利要求1所述的一种WBG和Si器件混合的电源水冷系统， 其特征在于， 所述第 二数据信息包括数据分析结果、 运行指 令和异常提示数据， 所述运行指令包括出水总阀门、 进水总阀门、 1号分阀门、 2号分阀门、 3号分阀门、 1号换向阀及2号换向阀的开关数据、 WBG器 件循环水泵和Si器件循环水泵的驱动力数据。 6.如权利 要求1‑5任一项所述的一种WBG和 Si器件混合的电源水冷系统的控制策略， 其 特征在于， 包括以下步骤： S1、 数据采集模块实时动态在线监测海洋工程电源 的WBG器件和Si器件 的累积损伤数 据、 老化数据、 经过第一冷却装置和第二冷却装置冷却后的冷却介质温度、 WBG器件和Si器 件冷却介质在循环驱动过程的流 量数据以及水冷装置的外 部环境温度数据； S2、 WBG器件和 Si器件的冷却介质在参与循环散热时， 首先开启出水总阀门与进水总阀 门， 并开启2号分阀门与3号分阀门， 将冷却介质引流至WBG器件循环水泵和Si器件循环水 泵， 监测WBG器件循环水泵和Si器件循环水泵的运 转情况； S3、 计算机控制模块调用在线数据存储模块中的WBG器件和Si器件的累积损伤数据、 老 化数据、 经过第一冷却装置和第二冷却装置冷却后的冷却介质温度、 WBG器件和Si器件冷却 介质在循环驱动过程的流量数据以及水冷装置的外部环境温度数据， 分析判断WBG器件和权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114929000 A 2Si器件的老化 程度及散热需求； S4、 计算机控制模块控制水冷装置中出水总阀门、 进水总阀门、 1号分阀门、 2号分阀门、 3号分阀门、 1号换向阀及2号换向阀的开关并实时动态差异化调整 水冷装置中WBG器件和Si 器件循环水泵的驱动力大小， 进 而调整冷却介质流速； S5、 计算机控制模块将数据采集模块中WBG器件和Si器件出水端冷却介质的流速测定 值与当前控制设定值进行比对， 对WBG器件循环水泵与Si器件循环水泵流 量进行反馈调节； S6、 根据经过第一冷却装置和第 二冷却装置冷却后的冷却介质的温度判断是否 需要二 次冷却。 7.根据权利要求6所述的一种WBG和Si器件混合的电源水冷系统控制策略， 其特征在 于， 所述S3中， 若WBG器件循环水泵或Si器件循环水泵 出现运转异常状况， 则开启1号分阀门 和备用循环水泵替代， 同时对备用循环水泵运转情况进行监测， 若备用循环水泵设备也出 现故障， 则计算机控制模块发出异常提 示， 水冷装置停机 。 8.根据权利要求6所述的一种WBG和Si器件混合的电源水冷系统控制策略， 其特征在 于， 所述S4中， 若调整 过程中出现异常情况， 计算机控制模块将进 行提示预警， 包含对WBG器 件严重老化预警、 Si器件严重老化预警以及室外环境温度过高异常提 示。 9.根据权利要求6所述的一种WBG和Si器件混合的电源水冷系统控制策略， 其特征在 于， 所述S 5的反馈调节为： 若WBG器件和Si器件出水端冷却介质的流速测定值与当前控制设 定值不一致， 则要对WBG器件循环水泵与Si器件循环水泵的流量大小进行再次调节直至冷 却介质流速达到控制设定值， 即散热强度符合当前功 率器件老化程度； 在WBG器件和Si器件 的出水端冷却介质流速符合控制设定值后， 计算机控制模块将分析比对冷却介质参与散热 过程中Si  IGBT器件与SiC  MOSFET器件进水端与对应出水端冷却介质的流速数据， 若二者 数据一致， 则表明整个水冷装置冷却介质流速符合散热需求； 若二者数据不一致， 则表明水 冷装置内存在漏液风险， 计算机控制模块进行漏液异常提 示。 10.根据权利要求6所述的一种WBG和Si器件混合的电源水冷系统控制策略， 其特征在 于， 所述S 6中， 若参与循环的经过第一冷却装置和/或第二冷却装置 冷却后的冷却介质的温 度低于设定的温度阈值， 则 冷却介质通过1号换向阀和/或2号换向阀的进水 口流经进水总 阀门回流至冷却介质容纳箱； 若冷却介质的温度高于设定的温度阈值， 则冷却介质通过换 向阀泄水口进行二次冷却， 即再次经过第三冷却装置的空气散热器与冷却风机的综合散 热， 二次冷却后冷却介质经泄水进水口回流至冷却介质容纳箱。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114929000 A 3