CN102594093A

CN102594093A - 一种大功率变流设备功率模块组

Info

Publication number: CN102594093A
Application number: CN2012100403018A
Authority: CN
Inventors: 赵军; 罗力; 朱润华; 葛捷程
Original assignee: SUNFLUX ENERGY TECHNOLOGY (HANGZHOU) Co Ltd
Current assignee: SUNFLUX ENERGY TECHNOLOGY (HANGZHOU) Co Ltd
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: CN102594093B

Abstract

本发明涉及大型三相变流设备，特别是一种大功率变流设备功率模块组。本发明是通过以下技术方案得以实现的：一种大功率变流设备功率模块组，包括两个都具有散热器的功率模块、用于同时对两个散热器进行散热的风机；所述散热器都包括功率模块散热翅；两个散热器的散热翅相向并排分布；所述风机的风向沿散热翅长度方向。此种模块组的风冷结构简单，且能耗较低。

Description

一种大功率变流设备功率模块组

技术领域

本发明涉及大型三相变流设备，特别是一种大功率变流设备功率模块组。

背景技术

现有技术中的大功率逆变系统如中国专利号为200710029765.8的发明专利所公开的一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜，包括柜体和安装在柜体内腔的功率单元，柜体的相对两侧设有进风门，柜体的顶部设有抽风机;功率单元在柜体的内腔呈点状分布或条状分布，使功率单元之间形成间隙，这些间隙及功率单元的散热风道在柜体的内腔形成风道，抽风机的吸风口正对风道。

又如中国专利号为200910075267.6的发明专利所公开的热管型高效风电变频器功率模块，包括基板，基板后部固定有热管散热器，热管散热器的底部设置有吹风机，顶部设置有引风管道，引风管道内设置有抽风机；其在运行过程中，功率器件发出的热量通过基板传导到热管散热器上，在热管散热器底部吹风机的作用下，热量散发到引风管道里，之后在引风管道内抽风机的作用下，热量被迅速抽到变频器柜体外部。

上述两种功率柜一般由多个功率单体层叠构成，每个功率单体都实现ABC三个相位的变流，且往往包含若干个IGBT、1块叠层母排、1块散热器和若干电容，在这种系统中，ABC三个相位的变流将通过同一块叠层母排输出，变流产生的热损耗将通过同一块散热器散发，因此，每个功率单体采用一个风道散热，因此，此种风冷形式风程较长，且需采用功率较大的抽风机，从而能耗较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率变流设备功率模块组，此种模块组的风冷结构简单，且能耗较低。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种大功率变流设备功率模块组，包括两个都具有散热器的功率模块、用于同时对两个散热器进行散热的风机；所述散热器都包括功率模块散热翅；两个散热器的散热翅相向并排分布；所述风机的风向沿散热翅长度方向。

每个功率模块将用以实现一个相位的变流；在实现同等功率变流的情况下，本发明的每个功率模块都相当于将背景技术中的功率单体按三个相位分开后的三个部分的其中一个部分，因此，本发明风程较短，其所风冷需要的能耗较少，且由于两个散热器的散热翅相向并排分布，使得两个功率模块之间可以形成一个共同的风道，因此，使得风机便于同时对两个散热器进行散热，从而有利于进一步减小风冷能耗；每个功率模块都具有一个散热器，从而相比背景技术，实现三个相位变流的功率单体使用同一个散热器的形式，使得本发明在利用风机进行进一步散热时，再进一步使得所需风冷能耗较少。

作为优选，所述散热翅的长度方向垂直于功率模块的高度。

上述设置，使得风机的风向为水平风向，有利于进一步减小风程，从而进一步降低风冷能耗。

作为本发明的优选，所述风机至少为2个且呈上下分布。

上述设置，有利于提高散热翅纵向及水平向的散热均衡程度，特别是有利于提高散热翅纵向上的散热均衡程度。

作为本发明的优选，所述风机位于两个功率模块的同一侧。

上述设置，使得风机产生的风向为同一个方向，从而有利于提高散热效果；若风机为两个且安设于功率半体的相对两侧并呈上下分布，会在两个风向相交的地方产生碰撞，且这些碰撞的风不易散失，从而会造成散热效果的降低。

作为本发明的优选，所述风机为轴流风机。

按气体流动的方向分类，风机一般可分为离心式、轴流式、混流式和横流式等类型，而其中以轴流式风机最为节省能耗，且最有良好的散热效果，产生的噪音小；作为优选，轴流分机应为吹风风机，以利于提高风机的使用寿命。

作为本发明的优选，所述散热器还包括固定连接散热翅的散热板；所述散热翅包括多片扇翅，所述扇翅长度方向上较远离散热板的一侧与散热板之间的距离沿风机的风向逐渐变大。

风机出入风口的风量较大且风温较低，因此，一般情况下，接近风机出风口的位置散热效果较好，远离风机出风口的位置散热效果则相对较差；风机带来的散热效果在于风量、风温和散热翅面积，上述设置使得散热翅较接近风机出风口的位置的风量大于较远离风机出风口的位置，但由于沿风向在相同长度的情况下，散热翅较远离风机出风口部分的面积大于散热翅较接近风机出风口部分的面积，因此，使得在散热翅长度方向上，散热翅各个部分的散热效果得到均衡。

作为本发明的优选，所述扇翅长度方向上较远离散热板的一侧呈弧形。

上述设置，有利于风的流通；作为优选，固定于同一个散热板上的扇翅的弧形凸向另一个散热板；此设置有利于尽可能大地增加散热翅的散热面积，以提高散热效果。

作为本发明的优选，所述散热器还包括固定连接散热翅的散热板；所述散热翅包括多片扇翅，所述扇翅长度方向上较远离散热板的一侧包括平行于散热板的笔直段、与散热板之间的距离沿风机的风向逐渐变大的缓温段。

由于距离风机出风口越远，风温越高、风量越小，由风温和风量带来的散热效果越差，笔直段的设置，则使得该段的散热面积最大化，保证散热翅远离风机出风口端的散热效果；缓温段的设置，则有利于散热翅各个部分的散热效果得到均衡。

作为本发明的优选，所述缓温段呈弧形。

作为本发明的优选，所述散热翅还包括固定于散热板上且与扇翅相间分布的矩状翅。

矩状翅的增加有利于散热效果的效果。

作为本发明的优选，所述功率模块还包括叠层母排、固定连接于散热器与叠层母排之间的IGBT组件、固定连接于叠层母排且位于IGBT组件下方的电容组件。

如中国专利号为200910075267.6的发明专利所公开的热管型高效风电变频器功率模块，其电容组件设置于IGBT组件的上方，然而，由于热辐射易上浮，IGBT组件作为主要的产热部件，虽然有风机用于散热，但仍较多热辐射对电容组件产生影响，不利于电容组件的散热且增加了电容组件周围的环境温度，从而使电容组件的使用寿命较短；本发明的上述设置，将电容组件置于IGBT的下方，则尽可能地减小了IGBT组件的热辐射对电容组件的影响，从而有利于提高电容组件的使用寿命。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明结构较为简单，且具有良好的风冷效果，且有利于提高功率元件，如IGBT组件及电容组件等的使用寿命；同时本发明风冷能耗较低，噪音较小，并使得本发明的变流功率得到提升；

2、从变流效率的角度看，由于变流设备的额定功率中包括了风冷功率，因此，由于风冷功率的降低，采用本发明的变流设备将具有更高的变流效率；

3、本发明相对背景技术，风冷时风程较短，因此各个变流器件之间温差较小；且由于散热翅的独特结构，使得各个变流器件之间的温度更为均衡；

4、本发明的风冷能耗较小，因此，其风机的功率也较小，进而，其噪音也往往较小。

附图说明

图1是实施例1结构示意图；

图2是实施例1功率模块结构示意图；

图3是实施例1功率模块内部结构示意图；

图4是实施例2中扇翅结构示意图。

图中，1、功率模块，2、风机，11、散热器，111、散热翅，1111、扇翅，11111、笔直段，11112、缓温段，1112、矩状翅，112、散热板，12、叠层母排，13、IGBT组件，14、电容组件，15、外壳，151、散热孔，16、电容支撑板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：如图1至3所示，一种大功率变流设备功率模块组，包括两个并排分布的功率模块1，功率模块1包括外壳15、固定于外壳15内壁的叠层母排12、固定于叠层母排12上IGBT组件13、固定于外壳15另一内壁的电容支撑板16、固定连接于叠层母排12与电容支撑板16之间的电容组件14、与IGBT组件13固定连接用于对IGBT组件13进行散热的散热器11。

外壳15位于电容组件14的位置处设有用于电容组件14散热的散热孔151，为达到更好的散热效果，也可以在外壳15设有散热孔151的部位固连风扇。

散热器11包括与IGBT组件13固定连接的散热板112、固定连接于散热板112上且长度方向垂直于功率模块1高度的散热翅111；两个功率模块1上的散热翅111相向并排分布；两个功率模块1的同一侧上固定连接有两个上下分布的风机2，风机2为轴流风机，风机2的吹风风向沿散热翅111的长度方向。

散热翅111包括多片扇翅1111、与扇翅1111相间分布的矩状翅1112；扇翅1111长度方向上较远离散热板112的一侧与散热板112之间的距离沿风机2的风向逐渐增大；且扇翅1111长度方向上较远离散热板112的一侧呈弧形。

实施例2：与实施例1的不同之在处在于，如图4所示，扇翅1111长度方向上较远离散热板112的一侧包括平行于散热板112的笔直段11111、与散热板112之间的距离沿风机2的风向逐渐变小的缓温段11112；缓温段11112呈弧形。

实施例3：与实施例1的不同之处在于，散热翅111为扇翅1111，扇翅1111长度方向上较远离散热板112的一侧与散热板112之间的距离沿风机2的风向逐渐增加；且扇翅1111长度方向上较远离散热板112的一侧呈弧形。

实施例4：与实施例3的不同之处于，扇翅1111长度方向上较远离散热板112的一侧包括平行于散热板112的笔直段11111、与散热板112之间的距离沿风机2的风向逐渐增加的缓温段11112；缓温风段11112呈弧形。

实施例5：与实施例1或2或3或4的不同之处在于，风机2为三个。

Claims

1.一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，包括两个都具有散热器（11）的功率模块（1）、用于同时对两个散热器（11）进行散热的风机（2）；所述散热器（11）都包括功率模块散热翅（111）；两个散热器（11）的散热翅（111）相向并排分布；所述风机（2）的风向沿散热翅（111）长度方向。

2.根据权利要求1所述的一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，所述风机（2）至少为2个且呈上下分布。

3.根据权利要求2所述的一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，所述风机（2）位于两个功率模块（1）的同一侧。

4.根据权利要求1或2所述的一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，所述风机（2）为轴流风机。

5.根据权利要求1所述的一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，所述散热器（11）还包括固定连接散热翅（111）的散热板（112）；所述散热翅（111）包括多片扇翅（1111），所述扇翅（1111）长度方向上较远离散热板（112）的一侧与散热板（112）之间的距离沿风机（2）的风向逐渐变大。

6.根据权利要求5所述的一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，所述扇翅（1111）长度方向上较远离散热板（112）的一侧呈弧形。

7.根据权利要求1所述的一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，所述散热器（11）还包括固定连接散热翅（111）的散热板（112）；所述散热翅（111）包括多片扇翅（1111），所述扇翅（1111）长度方向上较远离散热板（112）的一侧包括平行于散热板（112）的笔直段（11111）、与散热板（112）之间的距离沿风机（2）的风向逐渐变大的缓温段（11112）。

8.根据权利要求7所述的一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，所述缓温段（11112）呈弧形。

9.根据权利要求7或9所述的一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，所述散热翅（111）还包括固定于散热板（112）上且与扇翅（1111）相间分布的矩状翅（1112）。

10.根据权利要求1所述的一种大功率变流设备功率模块组，其特征在于，所述功率模块（1）还包括叠层母排（12）、固定连接于散热器（11）与叠层母排（12）之间的IGBT组件（13）、固定连接于叠层母排（12）且位于IGBT组件（13）下方的电容组件（14）。