[發明專利]一種功率器件散熱結構及逆變器

在審

• 申請號: 202011438691.5
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112490207A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 趙龍;鹿明星;李愛剛;朱衛華
• 申請（專利權）人: 上能電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L23/467;H02M7/00;H02S40/32
• 代理公司: 深圳盛德大業知識產權代理事務所(普通合伙) 44333
• 代理人: 賈振勇

本發明適用于功率器件散熱技術領域，提供了一種功率器件散熱結構及逆變器，該散熱結構包括：散熱器、所述散熱器的至少兩側均間隔設有多個單管封裝的功率器件，所述散熱器和所述功率器件之間設有陶瓷基片，所述散熱器的底部設有風冷裝置，用于帶走從多個所述功率器件導入所述散熱器的熱量。本發明通過將功率器件進行單管封裝，壓接在散熱器的至少兩側，一方面充分利用散熱器齒片的長度，降低散熱片的溫度梯度，提高了功率密度；另一方面充分利用了散熱器背面的空間，提高單位體積的散熱功率；另外相對于模塊封裝的功率管，本發明的發熱點較為分散，解決了發熱集中不利于散熱的問題。

技術領域

本發明屬于功率器件的散熱技術領域，尤其涉及一種功率器件散熱結構及逆變器。

背景技術

在大型地面光伏電站中使用的光伏逆變器主要有集中逆變器、組串逆變器和集散逆變器。集中逆變器為單級變換器，后兩種逆變器均由“升壓+逆變”兩級變換器組成，因此在相同功率段時，組串逆變器和集散逆變器的成本和體積都會比較高。隨著光伏行業“平價上網”時代的到來，光伏電站對光伏逆變器成本要求越來越高。

目前，行業內各個廠家通過提高單機功率以實現降低逆變器的單瓦成本，比如從2014年組串逆變器單機功率普遍在20KW以下，到了2020年，各廠家組串逆變器已經做到單機200KW以上，單瓦成本從0.2元/W降到0.08元/W，降本效果顯著。單機功率的提高需要接入更多的光伏組串，以兩路組串組成1個MPPT的BOOST電路為例，在20KW逆變器上，只需接入4個組串，內置兩個BOOST電路，但在225KW逆變器，需要接入24個組串，內置12個BOOST電路，這就需要增大逆變器機柜體積以放置更多的BOOST電路，同時逆變器重量也會增加，這就會增加現場安裝的難度和工作量，也不方便后期更換和維護。這就要求提高光伏逆變器的功率密度，盡可能的降低機柜的體積和重量。目前，各廠家100KW以上的光伏逆變器中的BOOST電路大多使用IGBT模塊，如英飛凌的Easy3B封裝的IGBT模塊等、Vincotec的Flow2封裝的IGBT模塊等，并將IGBT模塊壓接在單面散熱器上，缺點是功率密度低、功率模塊成本高，同時IGBT模塊發熱比較集中不利于散熱。

發明內容

本發明實施例提供一種功率器件散熱結構，旨在解決現有的功率器件功率密度低、成本高及功率模塊發熱集中不利于散熱的問題。

本發明實施例是這樣實現的，本實施例提供一種功率器件散熱結構，包括，散熱器、所述散熱器的至少兩側均間隔設有多個單管封裝的功率器件，所述散熱器和所述功率器件之間設有陶瓷基片，所述散熱器的底部設有風冷裝置，用于帶走從多個所述功率器件導入所述散熱器的熱量。

更進一步地，所述散熱器包括，兩相對設置的基板，兩個所述基板之間設有多個散熱齒片，所述基板的外側壓接有所述功率器件。

更進一步地，所述陶瓷基片和所述功率器件通過彈性剛片連接。

更進一步地，所述功率器件采用T0247封裝或T0220封裝。

更進一步地，所述陶瓷基片為氧化鋁材質或氮化硅材質。

更進一步地，所述陶瓷基片的兩側均涂有導熱硅脂。

更進一步地，所述功率器件上還粘貼有用于測量功率器件溫度的溫度傳感器。

更進一步地，還包括報警裝置，用于當所述功率器件的溫度在預設時間內上升的頻率大于預設閾值時，輸出告警保護信號。

更進一步地，本發明還提供一種逆變器，包括上述的功率器件散熱結構。

本發明通過在散熱器的至少兩側均間隔壓接有單管封裝的功率器件，本發明充分利用散熱器齒片的長度，降低齒片上的溫度梯度，提高了功率器件的功率密度，同時充分利用散熱器背面的空間，提高單位面積的散熱功率。另外，單管封裝的功率器件相比較模塊封裝成本低，并且本發明功率器件的發熱點較為分散，解決了現有功率器件發熱集中不利于散熱的問題。

附圖說明