CN201523010U - 一种高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组，包括由n个晶闸管和n+1个热管散热器间隔串联而成的晶闸管阀串，所述晶闸管阀串通过顶压机构使其压紧，其特征在于：所述晶闸管阀串的上、下两侧分别设有上绝缘板和下绝缘板，所述晶闸管阀串的前、后端分别固接有一铝合金金属块，每两个热管散热器之间设有一绝缘隔板，每个热管散热器上均安装有基板，所述基板的上、下两侧均固接有绝缘铸件，n为≥2的整数。该高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组解决了高压晶闸管同热管散热器紧密串联压接时的绝缘问题。具有结构紧凑、散热效率高、耐高压、免维护、组装方便、可形成模块化、一体化装配等优点。

Description

一种高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组

技术领域

本实用新型涉及功率半导体器件、电力电子和传热及散热领域，具体涉及一种高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组。

背景技术

目前在电力电子技术领域高压大容量功率变换技术的应用越来越广泛，线路电压高而电力电子元件耐压相对低，许多场合需要采用器件串并联的措施来满足电力公用事业和工业界用户对晶闸管阀的功率处理容量的要求。由晶闸管串联组成的阀器件在静止无功补偿、大功率直流电源以及高压变频调速等领域应用广泛，其元件散热主要采用水冷系统和热管散热器冷却的方式。

热管散热器具有很高的热传导能力，相同重量下比银、铜、铝可多传递几个数量级的热量，热管散热器突出特点在于传热能力强、均温能力优良、热密度可变、无外加设备、工作可靠、结构简单、重量轻、不用维护。

晶闸管自冷热管散热器是应用于电力电子设备中的一种先进的高效散热器件。传统的热管散热器重量较大，加上该散热器采用的是价格较昂贵的铜材和铝材，再加上串联热管散热器数量为晶闸管元件的两倍，数量多，使得散热器的成本较高。随着电力电子设备不断向高电压大功率方向发展，对晶闸管和热管散热器串联应用提出了更高的要求，同时整体串联结构方式朝着轻巧、便捷方向发展，要求设备结构紧凑、重量轻、体积小。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提出一种散热效率高、可靠性强、成本低的高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组。

为此，本实用新型提出了一种高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组，包括由n个晶闸管和n+1个热管散热器间隔串联而成的晶闸管阀串，所述晶闸管阀串通过顶压机构使其压紧，其中所述晶闸管阀串的上、下两侧分别设有上绝缘板和下绝缘板，所述晶闸管阀串的前、后端分别固接有一铝合金金属块，每两个热管散热器之间设有一绝缘隔板，每个热管散热器上均安装有基板，所述基板的上、下两侧均固接有绝缘铸件，n为≥2的整数。

其中，所述上绝缘板的厚度小于下绝缘板的厚度。

其中，所述上绝缘板和下绝缘板的挠度控制在≤1mm的范围内。

其中，所述绝缘铸件上开有可容纳上绝缘板和下绝缘板的凹槽。

其中，所述绝缘铸件的内层为环氧筒，外层为硅橡胶伞群。

本实用新型的有益效果在于：该高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组的整体结构考虑了高电压电场分布及绝缘特性，有效解决了高压晶闸管同热管散热器紧密串联压接时的高压绝缘问题，具有结构紧凑、散热效率高、耐高压、免维护、组装方便的特点。

1)结构紧凑，体积比两个散热器压装一个晶闸管元件然后再间接串联的结构要小，节约空间；

2)节约成本，结构简单相对来说热管散热器总重量轻，制造成本相对低廉，且采用这种结构要比两个散热器压一个晶闸管元件的结构节约铜母线排，节约附属配件成本；

3)整个晶闸管串联热管散热器在相同质量下散热效率和散热功率更高；

4)耐压性较高，此串联结构耐高电压性能取决于单层晶闸管自身的耐压性能，不会因为晶闸管串压热管散热器而降低了单层晶闸管间的耐压性能；

5)串联压接力可调，以适用不同型号晶闸管压接；

6)本实用新型采用的绝缘铸件可更换，以适用不同电压等级绝缘爬距的需要。

附图说明

图1是本实用新型的高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组的正视图；

图2是图1的右视图；

其中，1-晶闸管，2-热管散热器，3-绝缘铸件，4-顶压机构，51-上绝缘板，52-下绝缘板，6-铝合金金属块，7-绝缘隔板，8-基板，9-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组进行详细描述。

如图1、2所示，本例所述的高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组包括由九个晶闸管1和十个热管散热器2间隔串联组成，晶闸管阀串的一端通过顶压机构4将其压紧，晶闸管阀串的两侧分别通过法兰盘与上绝缘板51和下绝缘板52相连接，所述上绝缘板51和下绝缘板52以采用环氧绝缘板为佳，所述下绝缘板52的厚度相对于上绝缘板51较厚，其厚度根据晶闸管阀串中晶闸管1和热管散热器2的数量及总重量有关，设计挠度在1mm之内，以保证压接晶闸管的同心度，这样的设计尽可能的减小了晶闸管同热管散热器基板台面之间的接触热阻。所述顶压机构4由本领域技术人员所公知的顶压螺杆、叠簧、螺母和压块构成，完成对晶闸管及热管散热器的压接，在所述顶压机构4的作用下使得串联晶闸管和热管散热器沿上、下绝缘板移动，通过顶压螺杆和叠簧将晶闸管阀串压接到适宜的力度。所述晶闸管阀串的前、后两端头固定有铝合金金属块6，起到固定晶闸管和热管散热器位置、控制压接行程的作用。每两个热管散热器2之间均设有一绝缘隔板7，用来提高散热器之间的绝缘，改善高压电场的分布特性。每个热管散热器2上均安装有一基板8，基板8的上、下两侧均固定有一绝缘铸件3，绝缘铸件3的内层为环氧筒，外层为硅橡胶伞群，绝缘铸件3的使用可增加高压晶闸管间平直环氧绝缘板的绝缘爬距，将绝缘电压等级提高至高压晶闸管耐压水平。为了更好的固定热管散热器2的方向和位置，可在带有绝缘伞群的绝缘铸件3上开有可容纳上绝缘板51和下绝缘板52的凹槽9。

在高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组中，采用热管散热器2同晶闸管1间隔串联压接的方式连接，整体结构紧凑，涉及的附属高压绝缘压接件包括：高纯度环氧绝缘板5、端头铝合金金属块6、固定在热管散热器2上带绝缘伞群的绝缘铸件3、顶压机构4、两热管散热器2之间的绝缘隔板7，上述结构保证了不同型号晶闸管串联压接适合的压接力和压接同心度，将晶闸管与热管散热器的基板8间的接触热阻降到了较低水平，同时保证了高压串联晶闸管原有关断时的整体高绝缘特性不因热管散热器2和附属高压绝缘压接件的引入而受到影响。

此处已经根据特定的示例性实施例对本实用新型进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本实用新型的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本实用新型的范围的限制，本实用新型的范围由所附的权利要求定义。

Claims (5)

1.一种高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组，包括由n个晶闸管(1)和n+1个热管散热器(2)间隔串联而成的晶闸管阀串，所述晶闸管阀串通过顶压机构(4)使其压紧，其特征在于：所述晶闸管阀串的上、下两侧分别设有上绝缘板(51)和下绝缘板(52)，所述晶闸管阀串的前、后端分别固接有一铝合金金属块(6)，每两个热管散热器(2)之间设有一绝缘隔板(7)，每个热管散热器(2)上均安装有基板(8)，所述基板(8)的上、下两侧均固接有绝缘铸件(3)，n为≥2的整数。

2.如权利要求1所述的高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组，其特征在于：所述上绝缘板(51)的厚度小于下绝缘板的厚度(52)。

3.如权利要求1或2所述的高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组，其特征在于：所述上绝缘板(51)和下绝缘板(52)的挠度控制在≤1mm的范围内。

4.如权利要求1所述的高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组，其特征在于：所述绝缘铸件(3)上开有可容纳上绝缘板(51)和下绝缘板(52)的凹槽(9)。

5.如权利要求1或4所述的高压大功率串联晶闸管自冷热管散热器组，其特征在于：所述绝缘铸件(3)的内层为环氧筒，外层为硅橡胶伞群。

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