[發(fā)明專利]大功率半導(dǎo)體器件相變冷卻性能測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110329689.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112710943B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 渠學(xué)景;陳偉;李建;丁小剛
• 申請（專利權(quán)）人: 普世通（北京）電氣有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01K7/02;F28D20/02
• 代理公司: 北京華創(chuàng)智道知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11888
• 代理人: 周倩

本發(fā)明涉及一種大功率半導(dǎo)體器件相變冷卻性能測試系統(tǒng)，包括：相變冷卻回路、外冷卻回路和半導(dǎo)體發(fā)熱測溫模塊，所述半導(dǎo)體發(fā)熱測溫模塊包括發(fā)熱半導(dǎo)體器件（1）和與其連接的溫度測試塊（2），所述相變冷卻回路包括散熱器（3）、與所述散熱器（3）管路連接的冷凝器（9）以及與所述冷凝器（9）和所述散熱器（3）管路連接的穩(wěn)壓裝置（16），所述外冷卻回路包括與所述冷凝器（9）管路連接用于向所述冷凝器（9）中輸送冷卻水的冷水機(jī)組（23），所述溫度測試塊（2）與所述散熱器（3）連接用于測量所述散熱器（3）表面臺面溫度分布；還包括臨近所述散熱器（3）設(shè)置，用于拍攝所述散熱器（3）內(nèi)部貼壁處氣泡生成規(guī)律的高速攝像機(jī)（19）。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元器件熱控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大功率半導(dǎo)體器件相變冷卻性能測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電等新能源的大規(guī)模并網(wǎng)，對電網(wǎng)輸送及調(diào)節(jié)設(shè)備提出了更高的要求，例如動態(tài)無功補(bǔ)償裝置及柔性直流輸電換流閥等工作電壓、工作電流越來越大。大功率半導(dǎo)體器件IGBT作為大容量動態(tài)無功補(bǔ)償裝置及柔性直流輸電換流閥的核心器件，電壓等級越高、調(diào)節(jié)無功能力越強(qiáng)對IGBT的可靠運(yùn)行也提出了更高的要求。

大功率半導(dǎo)體器件IGBT運(yùn)行時產(chǎn)生大量的熱量，目前動態(tài)無功補(bǔ)償裝置及柔性直流輸電換流閥通常采用水冷卻方式將IGBT器件發(fā)生的熱量帶走，以保證IGBT器件的正常運(yùn)行。但是隨著IGBT器件產(chǎn)生的熱量越來越大，水冷卻方式存在冷卻效率低下、運(yùn)行維護(hù)成本高以及泄露導(dǎo)致的絕緣失效等一系列問題，已不能滿足動態(tài)無功補(bǔ)償裝置及柔性直流輸電換流閥的可靠性運(yùn)行。相變冷卻傳熱量是水冷卻的25倍，具有換熱效率更高、體積更小，換熱滿足大功率半導(dǎo)體器件IGBT發(fā)展的需求，但是大功率半導(dǎo)體器件IGBT是否能在相變冷卻方式下長期可靠運(yùn)行需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述背景技術(shù)中的至少一個技術(shù)問題，提供一種大功率半導(dǎo)體器件相變冷卻性能測試系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種大功率半導(dǎo)體器件相變冷卻性能測試系統(tǒng)，其特征在于，包括：相變冷卻回路、外冷卻回路和半導(dǎo)體發(fā)熱測溫模塊，所述半導(dǎo)體發(fā)熱測溫模塊包括發(fā)熱半導(dǎo)體器件和與其連接的溫度測試塊，所述相變冷卻回路包括散熱器、與所述散熱器管路連接的冷凝器以及與所述冷凝器和所述散熱器管路連接的穩(wěn)壓裝置，所述外冷卻回路包括與所述冷凝器管路連接用于向所述冷凝器中輸送冷卻水的冷水機(jī)組，所述溫度測試塊與所述散熱器連接用于測量所述散熱器表面臺面溫度分布；

還包括臨近所述散熱器設(shè)置，用于拍攝所述散熱器內(nèi)部貼壁處氣泡生成規(guī)律的高速攝像機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述相變冷卻回路還包括與所述散熱器連接的第一上升管、與所述第一上升管連接的第二上升管以及與所述第二上升管和所述冷凝器連接的第三上升管；

所述第一上升管和所述第二上升管之間設(shè)有第一調(diào)節(jié)閥，所述第二上升管和所述第三上升管之間設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥；

所述第二上升管為透明石英管，并且其長度可調(diào)節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述相變冷卻回路還包括第一下降管、與所述第一下降管連接的第二下降管、與所述第二下降管、所述穩(wěn)壓裝置以及所述散熱器連接的第三下降管；

所述第一下降管與所述第二下降管之間設(shè)有第三調(diào)節(jié)閥，所述第二下降管和所述第三下降管之間設(shè)有第四調(diào)節(jié)閥，所述第三下降管上臨近所述第四調(diào)節(jié)閥的位置設(shè)有氣液兩相流量計(jì)；

所述第二下降管為透明石英管。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第三下降管包括與所述第二下降管和所述散熱器連接的第一支管以及與所述第一支管連接并且連接所述穩(wěn)壓裝置的第二支管；

所述第二支管上設(shè)有第五調(diào)節(jié)閥；

所述第一支管上臨近所述散熱器的位置上設(shè)有第六調(diào)節(jié)閥。