CN211151794U - 一种配电柜内igbt模块的散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配电柜内IGBT模块的散热装置，包括设置于配电柜内的IGBT模块、型材散热器、温度检测模块、微控制器、导流罩、导流管和散热风扇，IGBT模块固定于型材散热器上，导流罩设置于型材散热器的正上方，导流罩呈上小下大的喇叭状，导流管的一端与导流罩的上端连接，导流管的另一端与配电柜的侧壁连接且与配电柜的外界相通，散热风扇设置于导流罩与导流管连接处，温度检测模块和散热风扇分别与微控制器连接，温度检测模块用于监测IGBT模块的壳温并发送给微控制器，微控制器用于将壳温与预设的温度阈值进行比较，并根据比较结果对散热风扇进行控制。本实用新型结构简单，散热效果好，能够有效控制IGBT模块的壳温，保证IGBT模块的稳定运行。

Description

一种配电柜内IGBT模块的散热装置

技术领域

本实用新型涉及电气设备散热技术领域，尤其涉及一种配电柜内IGBT模块的散热装置。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBG应用广泛，例如配电柜内的有源设备逆变电路均是IGBT构成的，IGBT模块在工作时由于其开关频率的高低会产生不同程度的热量，现有技术中，通常在IGBT模块上安装型材散热器，在型材散热器的侧面安装散热风扇，配电柜内IGBT模块产生的热量通过型材散热器结合固定转速的散热风扇进行散热，这种散热方式散热效率低，不能使IGBT在运行中产生的大量热量快速散失而容易导致IGBT因温度过高炸毁，因此，如何实现IGBT模块的高效散热，保证IGBT模块稳定运行是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，特别创新地提出了一种配电柜内IGBT模块的散热装置，结构简单，散热效果好，能够有效控制IGBT模块的壳温，保证IGBT模块的稳定运行，有效解决了现有技术配电柜内IGBT模块产生的热量通过型材散热器结合安装在散热风扇侧面的固定转速的散热风扇进行散热导致的散热效率低的问题。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种配电柜内IGBT模块的散热装置，包括设置于配电柜内的IGBT模块、型材散热器、温度检测模块、微控制器、导流罩、导流管和散热风扇，所述IGBT模块固定于所述型材散热器上，所述导流罩设置于所述型材散热器的正上方，所述导流罩呈上小下大的喇叭状，所述导流管的一端与所述导流罩的上端连接，所述导流管的另一端与所述配电柜的侧壁连接且与所述配电柜的外界相通，所述散热风扇设置于所述导流罩与所述导流管连接处，所述温度检测模块和散热风扇分别与所述微控制器连接，所述温度检测模块用于监测所述IGBT模块的壳温并发送给微控制器，所述微控制器用于将所述壳温与预设的温度阈值进行比较，并根据比较结果对所述散热风扇进行控制。

本实用新型通过型材散热器及时导出IGBT模块工作过程中产生的热量，并通过导流罩和导流管将型材散热器导出的热量及时导出至配电柜外部，通过温度检测模块实时监测IGBT模块的壳温并发送给微控制器，微控制器将IGBT模块的壳温与预设的温度阈值进行比较，在IGBT模块的壳温大于预设的温度阈值时，发送风机开启信号至散热风扇，从而启动散热风扇对IGBT模块进行散热，由于导流罩呈上小下大的喇叭状，因此空气从开口较大的导流罩的下端往开口较小的导流罩的上端流动时，会产生文丘里效应，从而提升气流速度，有效提升散热效果。

优选地，所述导流罩的下端边沿与所述配电柜的侧壁密封连接。这样便于更好地形成文丘里效应，使得IGBT模块产生的热量能够全部快速地经导流罩和导流管导出至配电柜外部。

优选地，所述配电柜的侧壁上设有进风口，所述进风口位于所述型材散热器的下方。配电柜外部的新鲜空气经由进风口进入配电柜内部，对配电柜内部IGBT模块周围的热空气进行置换。

优选地，所述温度检测模块包括温度变送器和设置于所述IGBT模块壳体上的测温探头，所述测温探头的信号输出端与所述温度变送器的信号输入端连接，所述温度变送器的信号输出端与所述温控制器连接。通过测温探头检测IGBT模块的壳温，温度变送器将测温探头的阻值转换成对应的电压信号发送给微控制器。

优选地，所述测温探头为PT100热电阻。PT100温度传感器工作性能稳定，温度采集范围广。

优选地，所述型材散热器包括导热板，所述导热板的一侧均匀分布有多个散热片，所述散热片的两侧均匀分布有多个与所述散热片垂直的散热翅片，所述IGBT模块固定设置于所述型材散热器的导热板远离所述散热片的一侧。通过导热板将IGBT产生的热量传导至散热片和散热翅片，通过在散热片上设置若干散热翅片，从而增大型材散热器的散热面积，提高散热效果。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型提供的一种优选实施方式中配电柜内IGBT模块的散热装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种优选实施方式中配电柜内IGBT模块的散热装置的电路结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实施例提供了一种配电柜内IGBT模块的散热装置，如图1-2所示，该散热装置，包括设置于配电柜100内的IGBT模块1、型材散热器2、温度检测模块3、微控制器4、导流罩5、导流管6和散热风扇7，IGBT模块1固定于型材散热器2上，型材散热器2通过螺钉固定于配电柜的内壁或者元器件安装板上，导流罩5设置于型材散热器2的正上方，导流罩5呈上小下大的喇叭状，导流管6的一端与导流罩5的上端连接，导流管6的另一端与配电柜100的侧壁连接且与配电柜100的外界相通，散热风扇7设置于导流罩5与导流管6连接处，温度检测模块3和散热风扇7分别与微控制器4连接，温度检测模块3用于监测IGBT模块1的壳温并发送给微控制器4，微控制器4用于将壳温与预设的温度阈值进行比较，并根据比较结果对散热风扇7进行控制。

本实施例中，通过型材散热器2及时导出IGBT模块1工作过程中产生的热量，并通过导流罩5和导流管6将型材散热器2导出的热量及时导出至配电柜100外部，通过温度检测模块3实时监测IGBT模块1的壳温并发送给微控制器4，微控制器4将IGBT模块1的壳温与预设的温度阈值进行比较，在IGBT模块1的壳温大于预设的温度阈值时，发送风机开启信号至散热风扇7，从而启动散热风扇7对IGBT模块1进行散热，由于导流罩5呈上小下大的喇叭状，因此空气从开口较大的导流罩5的下端往开口较小的导流罩5的上端流动时，会产生文丘里效应，从而提升气流速度，有效提升散热效果。

具体地，在本实施方式中，上述温度阈值可以设置为多个不同的温度参考值或者多个不同的温度参考范围，例如，设置成四个不同的温度参考值A、B、C、D，且A<B<C<D，当温度检测模块3检测到的IGBT模块1的壳温小于A时，则不开启散热风扇7，只通过型材散热器2进行导热，然后利用导流罩5和导流管6进行自然散热；当温度检测模块3检测到的IGBT模块1的壳温大于或等于A而小于B时，则通过微控制器4控制散热风扇7开启，并通过控制散热风扇7的工作电流使得散热风扇7在第一转速范围内运转；当温度检测模块3检测到的IGBT模块1的壳温大于或等于B而小于C时，则通过微控制器4控制散热风扇7的工作电流使得散热风扇7在大于第一转速范围的第二转速范围内运转；当温度检测模块3检测到的IGBT模块1的壳温大于或等于C而小于D时，则通过微控制器4控制散热风扇7的工作电流使得散热风扇7在大于第二转速范围的第三转速范围内运转；当温度检测模块3检测到的IGBT模块1的壳温大于或等于D时，则通过微控制器4控制散热风扇7的工作电流使得散热风扇7以最大额定转速运转。当然，温度阈值也可以是多个不同的温度参考范围，具体的工作原理与上述将温度阈值设置为多个不同的温度参考值的工作原理相同，在此不再赘述。

通过温度检测模块3检测到的IGBT模块1的壳温与预设的温度阈值的比较结果对散热风扇7进行控制，从而通过检测到的IGBT模块1的不同的壳温对散热风扇7的开关状态及运转速度进行智能控制，实现对IGBT模块1的快速稳定散热，保证IGBT模块1的工作性能的稳定性，并避免散热风扇7一直满负荷运转而影响散热风扇7的使用寿命，同时节约电能。上述的温度阈值和散热风扇7的运转状态的对应关系，可以提前通过微控制器4上相应的人机交互单元进行预设，并存储至微控制器4内的存储器中，温度检测模块3检测到的温度信息与预设的温度阈值的比较属于现有技术，具体可以采用在微控制器4中集成比较器和阈值存储器实现，在此不再赘述。

在本实施方式中，导流罩5的下端边沿与配电柜100的侧壁密封连接。这样便于更好地形成文丘里效应，使得IGBT模块1产生的热量能够全部快速地经导流罩5和导流管6导出至配电柜100外部。

在本实施方式中，配电柜100的侧壁上设有进风口8，进风口8位于型材散热器2的下方。配电柜100外部的新鲜空气经由进风口8进入配电柜100内部，对配电柜100内部IGBT模块1周围的热空气进行置换。

在本实施方式中，温度检测模块3包括温度变送器301和设置于IGBT模块1壳体上的测温探头302，测温探头302的信号输出端与温度变送器301的信号输入端连接，温度变送器301的信号输出端与温控制器连接。通过测温探头302检测IGBT模块1的壳温，温度变送器301将测温探头302的阻值转换成对应的电压信号发送给微控制器4。

在本实施方式中，测温探头302为PT100热电阻。PT100温度传感器工作性能稳定，温度采集范围广。

在本实施方式中，型材散热器2包括导热板201，导热板201的一侧均匀分布有多个散热片202，散热片202的两侧均匀分布有多个与散热片202垂直的散热翅片203，IGBT模块1固定设置于型材散热器2的导热板201远离散热片202的一侧。通过导热板201将IGBT产生的热量传导至散热片202和散热翅片203，通过在散热片202上设置若干散热翅片203，从而增大型材散热器2的散热面积，提高散热效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种配电柜内IGBT模块的散热装置，其特征在于，包括设置于配电柜内的IGBT模块、型材散热器、温度检测模块、微控制器、导流罩、导流管和散热风扇，所述IGBT模块固定于所述型材散热器上，所述导流罩设置于所述型材散热器的正上方，所述导流罩呈上小下大的喇叭状，所述导流管的一端与所述导流罩的上端连接，所述导流管的另一端与所述配电柜的侧壁连接且与所述配电柜的外界相通，所述散热风扇设置于所述导流罩与所述导流管连接处，所述温度检测模块和散热风扇分别与所述微控制器连接，所述温度检测模块用于监测所述IGBT模块的壳温并发送给微控制器，所述微控制器用于将所述壳温与预设的温度阈值进行比较，并根据比较结果对所述散热风扇进行控制。

2.根据权利要求1所述的配电柜内IGBT模块的散热装置，其特征在于，所述导流罩的下端边沿与所述配电柜的侧壁密封连接。

3.根据权利要求2所述的配电柜内IGBT模块的散热装置，其特征在于，所述配电柜的侧壁上设有进风口，所述进风口位于所述型材散热器的下方。

4.根据权利要求1所述的配电柜内IGBT模块的散热装置，其特征在于，所述温度检测模块包括温度变送器和设置于所述IGBT模块壳体上的测温探头，所述测温探头的信号输出端与所述温度变送器的信号输入端连接，所述温度变送器的信号输出端与所述微控制器连接。

5.根据权利要求4所述的配电柜内IGBT模块的散热装置，其特征在于，所述测温探头为PT100热电阻。

6.根据权利要求1所述的配电柜内IGBT模块的散热装置，其特征在于，所述型材散热器包括导热板，所述导热板的一侧均匀分布有多个散热片，所述散热片的两侧均匀分布有多个与所述散热片垂直的散热翅片，所述IGBT模块固定设置于所述型材散热器的导热板远离所述散热片的一侧。

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