[發(fā)明專利]集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的循環(huán)冷卻管路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110141437.3
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN102208381A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李英杰;李崇堅(jiān);李向欣;朱春毅;唐磊;王成勝;段巍;蘭志明;楊瓊濤;李凡;秦峰;史黎明;吳祥明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海磁浮交通發(fā)展有限公司;上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心
• 主分類號(hào): H01L23/473
• 分類號(hào): H01L23/473
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種循環(huán)冷卻管路，特別涉及一種集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的循環(huán)冷卻管路。

背景技術(shù)

作為大功率變流器的主要工作組件，集成門極換向晶閘管三電平功率模塊單元在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使其內(nèi)部電力電子器件的溫度升高，如果散熱系統(tǒng)不能滿足散熱要求，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，甚至導(dǎo)致電力電子器件的損壞，造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。目前，在大功率變流器的冷卻系統(tǒng)中主要采用風(fēng)冷、油冷和水冷三種方式。風(fēng)冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，體積小，但噪聲大，不能將系統(tǒng)的溫度降至室溫以下，散熱效能遠(yuǎn)不及水冷、油冷。油冷的散熱系統(tǒng)效能較高，但其存在污染、易燃等問題。相比以上兩種散熱方式，水冷系統(tǒng)的散熱效率最高，工作噪聲小，并且水的比熱容很高，散熱效率高，熱傳導(dǎo)率為傳統(tǒng)風(fēng)冷方式的20倍以上，可解決幾百至數(shù)千瓦的散熱問題，但傳統(tǒng)的水冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不能夠迅速帶走電力電子器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的循環(huán)冷卻管路，通過循環(huán)水流過功率模塊單元中的方形水冷散熱器、水冷電阻和水冷電抗器，為功率模塊中的主功率發(fā)熱電力電子器件降溫，大大提高散熱效率，從而對(duì)電力電子器件形成有效保護(hù)，保證集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的正常運(yùn)行，還保證了水循環(huán)管路的結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省材料、易于替換。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的循環(huán)冷卻管路，包含：供水母管、回水母管、方形水冷散熱器組合、多根毛細(xì)軟管，

所述的供水母管和回水母管設(shè)置在集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的集成門極換向晶閘管的下方，并且與集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的功率串平行布置，并錯(cuò)落分布；

所述的方形水冷散熱器組合包含第一方形水冷散熱器組、第二方形水冷散熱器組、第三方形水冷散熱器組；該三組方形水冷散熱器組分別設(shè)置在集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的三組功率串中；

所述的多根毛細(xì)軟管分布在集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的上方；該毛細(xì)軟管與供水母管、回水母管、方形水冷散熱器組合連接而形成若干條散熱器循環(huán)冷卻管路，與供水母管、回水母管、集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的水冷電抗器和水冷電阻連接形成若干條阻抗循環(huán)冷卻管路。

所述的供水母管的一端封閉，其另一端設(shè)置一個(gè)對(duì)焊球閥；所述的回水母管的一端封閉，其另一端設(shè)置一個(gè)對(duì)焊球閥。

所述的第一方形水冷散熱器組、第二方形水冷散熱器組、第三方形水冷散熱器組分別包含若干個(gè)依次排列的方形水冷散熱器。

所述的每個(gè)方形水冷散熱器上各設(shè)置有一個(gè)供水接口和一個(gè)回水接口；通過該方形水冷散熱器上的供水接口和回水接口，利用毛細(xì)軟管實(shí)現(xiàn)分別在第二方形水冷散熱器組和第三方形水冷散熱器組上的相鄰兩兩方形水冷散熱器之間的水路串聯(lián)；還利用毛細(xì)軟管實(shí)現(xiàn)第一方形水冷散熱器組上的相鄰方形水冷散熱器之間的水路串聯(lián)。

所述的方形水冷散熱器之間的水路串聯(lián)包含通過毛細(xì)軟管把第三方形水冷散熱器組的其中一個(gè)回水接口、第二方形水冷散熱器組的其中一個(gè)供水接口相連形成的管路；以及把第一方形水冷散熱器組的一個(gè)方形水冷散熱器的其中一個(gè)供水接口，同其相鄰方形水冷散熱器的其中一個(gè)回水接口相連形成的管路。

所述的每條循環(huán)冷卻管路包含通過把毛細(xì)軟管安裝在水冷電抗器上的一個(gè)供水接口上，同供水母管設(shè)置的其中一個(gè)供水接口，相連而形成一條阻抗循環(huán)冷卻管路；和把毛細(xì)軟管安裝在水冷電抗器上的一個(gè)回水接口上，同水冷電阻上的其中一個(gè)供水接口，相連而形成一條阻抗循環(huán)冷卻管路；把毛細(xì)軟管安裝在水冷電阻上的其中一個(gè)回水接口上，同回水母管設(shè)置的其中一個(gè)回水接口，相連而形成一條阻抗循環(huán)冷卻管路。

所述的每兩個(gè)水冷電阻為一組，每個(gè)水冷電阻各設(shè)置有一個(gè)供水接口和一個(gè)回水接口；通過該水冷電阻上的供水接口和回水接口，利用毛細(xì)軟管實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)水冷電阻之間的水路串聯(lián)。

所述的水冷電阻之間的水路串聯(lián)，包含通過毛細(xì)軟管把一個(gè)水冷電阻的其中一個(gè)回水接口，同相鄰另一個(gè)水冷電阻的其中一個(gè)供水接口相連形成的管路。

本發(fā)明集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的循環(huán)冷卻管路與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明由于采用毛細(xì)軟管作為循環(huán)管路，且布置在集成門極換向晶閘管三電平功率模塊的上方，便于拆換和維護(hù)。

本發(fā)明由于采用分別具有多個(gè)水接口的供水母管和回水母管，且其一端封閉另一端設(shè)置有對(duì)焊球閥，使得循環(huán)冷卻管路易于控制，且結(jié)構(gòu)簡單。