[發(fā)明專利]一種用于大功率電力電子功率器件的吸收電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010538015.5
• 申請日: 2010-11-10
• 公開（公告）號: CN102097920A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軒;韓天緒;袁蒙;楊武帝;趙波;鄧占鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中電普瑞科技有限公司;中國電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H01L23/367;H01L23/373;H01L23/467
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子電力領(lǐng)域，具體涉及一種用于大功率電力電子功率器件的吸收電路。

背景技術(shù)

變流器的主回路中不可避免的存在雜散電感，雜散電感會(huì)引起大功率電力電子功率器件關(guān)斷過程中產(chǎn)生較高的浪涌電壓，根據(jù)不同情況需要加裝相應(yīng)的吸收電路。吸收電路是用來吸收大功率電力電子功率器件關(guān)斷浪涌電壓和續(xù)流二極管反向恢復(fù)浪涌電壓，由無感吸收電容、吸收電阻(低電感)和快恢復(fù)二極管構(gòu)成。在抑制大功率電力電子功率器件關(guān)斷浪涌電壓的同時(shí)，吸收電容、吸收電阻都會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。在采用鐵鉻鋁電阻帶作為吸收電阻時(shí)，吸收電阻產(chǎn)生的熱量會(huì)有一大部分傳導(dǎo)到相連接的吸收電容內(nèi)部，加上吸收電容自身的發(fā)熱，長時(shí)間運(yùn)行在高溫狀態(tài)可能會(huì)造成吸收電容的內(nèi)部金屬薄膜熔化，嚴(yán)重時(shí)造成內(nèi)部短路引起電容炸毀。因此，需要在不影響功率模塊緊湊型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種體積小的阻熱器，這種阻熱器既可以阻止吸收電阻熱量傳導(dǎo)到吸收電容，又可以輔助吸收電容散熱。

典型的大功率電力電子功率器件緩沖電路有三種形式，如圖1所示。圖1(a)為單只低電感吸收電容構(gòu)成的緩沖電路，適用于小功率的電力電子功率器件，可以有效抑制浪涌電壓，電路成本低。該電路缺點(diǎn)是不適用于負(fù)載為并聯(lián)諧振的裝置。圖1(b)為RCD構(gòu)成的吸收電路，適用于較大功率的電力電子功率器件，該電路抑制電力電子功率器件關(guān)斷浪涌電壓效果好，抑制開通時(shí)的電力電子功率器件浪涌電壓效果稍差一些。該電路缺點(diǎn)在于吸收電路中的二極管增加了雜散電感。圖1(c)適用于大功率的電力電子功率器件，功能類似于圖1(b)吸收電路，但電路電感更小，若同時(shí)配合使用圖1(a)吸收電路，還能減小二極管的應(yīng)力，使吸收效果更好。缺點(diǎn)是吸收電路復(fù)雜，成本較高。

本發(fā)明的是阻熱器在大功率電力電子功率器件吸收電路中的使用，吸收電路運(yùn)行過程中，阻熱器可以有效阻止吸收電阻產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至吸收電容，又可以輔助吸收電容散熱，同時(shí)阻熱器比鋁殼電阻的散熱器成本低、體積小、不影響功率模塊的緊湊型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，阻熱器的結(jié)構(gòu)使其不但起到阻熱作用而且具有良好的電氣連接性能。

阻熱器的設(shè)計(jì)原理，阻熱器在大功率電力電子功率器件吸收電路中的使用以及阻熱器的結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)外未見到相關(guān)應(yīng)用報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于大功率電力電子功率器件的吸收電路。阻熱器在大功率電力電子功率器件吸收電路中的使用，吸收電路運(yùn)行過程中，阻熱器可以有效阻止吸收電阻產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至吸收電容，又可以輔助吸收電容散熱，同時(shí)阻熱器比鋁殼電阻的散熱器成本低、體積小、不影響功率模塊的緊湊型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，阻熱器的結(jié)構(gòu)使其不但起到阻熱作用而且具有良好的電氣連接性能。

本發(fā)明的一種用于大功率電力電子功率器件的吸收電路，包括：大功率電力電子器件、吸收電阻、吸收電容和阻熱器，所述吸收電阻采用分裂式安裝方式，在吸收電容的兩端分別串聯(lián)兩個(gè)吸收電阻，在吸收電容與每個(gè)吸收電阻之間分別串聯(lián)阻熱器；

所述阻熱器具有散熱面和底面，在散熱面上加工有平行的散熱溝槽；

所述阻熱器安裝時(shí)散熱面朝外，底面與吸收電容接觸，阻熱器的散熱面具有的散熱溝槽與該吸收電路的散熱通道平行，可通過散熱風(fēng)扇將阻熱器的熱量帶走。

其中，對于阻熱器的特性具有以下要求：

a)具有良好的熱傳導(dǎo)特性；

b)阻止吸收電阻的熱量傳導(dǎo)到吸收電容；

c)輔助吸收電容散熱；

d)阻熱器在吸收電容與吸收電阻之間起到物理連接同時(shí)還有電氣連接作用，具有良好的導(dǎo)電特性。

其中，阻熱器的材料要選用導(dǎo)熱系數(shù)高、電導(dǎo)率高的金屬，熱量傳遞的大小同材料的導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱面積成正比，同距離成反比。

其中，所述阻熱器由銅、鋁或鋁合金制成。

其中，阻熱器的形狀及結(jié)構(gòu)可根據(jù)阻熱器設(shè)計(jì)原理結(jié)合吸收電路的情況進(jìn)行來確定。

其中，所述阻熱器的整體形狀為高度h、半徑r的圓柱形；在散熱面上加工深度為d、寬度為w、齒寬為t的平行的散熱溝槽；散熱面中央保留半徑為r1的圓形平臺，圓形平臺中心加工半徑為r2的通孔；阻熱器的底面加工為光滑平面，阻熱器的底面厚度為h-d。

其中，所述圓形平臺和阻熱器的底面的表面粗糙度為3.0-4。

本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：

本發(fā)明的阻熱器在大功率電力電子功率器件吸收電路中的使用，在試驗(yàn)中取得了良好的效果。本項(xiàng)技術(shù)的成功開發(fā)，解決了吸收電容的散熱，有效阻止了吸收電阻向吸收電容的熱量傳導(dǎo)，同時(shí)也解決了傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱器體積較大、成本較高的問題，對于今后功率器件模塊化和緊湊型設(shè)計(jì)具有重要意義。本發(fā)明還具有如下的優(yōu)點(diǎn)：