CS241869B1

CS241869B1 - Inverter Assembly Liquid Cooling System

Info

Publication number: CS241869B1
Application number: CS844652A
Authority: CS
Inventors: Antonin Malousek; Dalibor Zdenek; Jaromir Straka
Original assignee: Antonin Malousek; Dalibor Zdenek; Jaromir Straka
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS465284A1

Abstract

Systém kapalinového chlazení měničové sestavy řeší technický problém rovnoměrné ho chlazení výkonových polovodičových prvků a zjednodušení konstrukce měničových sestav podstata spočívá v tom, že výkonové polovodičové prvky jsou umístěny v krajních sekcích a anodový reaktor v prostřední sekci měničové sestavy, která je opatřena dvěma přívodními odbocnicemi uspořádanými na vnějším okraji první krajní sekce a na rozhraní mezi prostřední sekcí a druhou krajní sekcí a dvěma obvodními odbočnicemi uspořádanými na rozhraní mezi první krajní sekcí a prostřední sekcí a na vněj ším okraji druhé krajní sekce.The liquid cooling system of the converter assembly solves the technical problem of uniform cooling of power semiconductor elements and simplification of the design of converter assemblies. The essence lies in the fact that the power semiconductor elements are located in the outer sections and the anode reactor in the middle section of the converter assembly, which is provided with two supply branches arranged on the outer edge of the first outer section and at the interface between the middle section and the second outer section and two peripheral branches arranged on the interface between the first outer section and the middle section and at the outer edge of the second outer section.

Description

Vynález se týká systému kapalinového chlazení měničové sestavy obsahující výkonové polovodičové prvky uspořádané na chladičích propojených s rozbočnicemi, které jsou spojeny s přívodními a odvodními odbočnicemi, k nimž je dále připojen anodový reaktor.The present invention relates to a liquid cooling system of a transducer assembly comprising power semiconductor elements arranged on heatsinks coupled to splitters, which are connected to inlet and outlet splitters, to which an anode reactor is further connected.

Dosud známé systémy kapalinového chlazení měničů velkých výkonů a vysokých napětí pomocí kapaliny jsou řešeny tak, že z jednoho či obou boků měničové skříně či sestavy je proveden přívod a odvod chladivá pomocí dvou svislých odbočnic ležících v boční rovině skříně. Základní nevýhodou těchto známých řešení ěe neumožňují dosazení stejných průtočných množství chladiči polovodičových prvků, což vede buč k nutnosti dodatečných úprav průřezů hydraulických cest, či k tepelné ne vy váženost i sloupce polovodičových prvků. Tyto skutečnosti nabývají zásadního významu zejména u systémů s olejovým chlazením.The prior art liquid cooling systems of high power and high voltage converters by means of liquid are designed such that from one or both sides of the converter cabinet the refrigerant inlet and outlet are provided by means of two vertical couplings lying in the lateral plane of the cabinet. The basic disadvantage of these known solutions is that they do not allow the same flow rates to be provided by the semiconductor element heatsinks, which leads either to the need for additional cross-sections of the hydraulic paths or to the thermal imbalance of the semiconductor element columns. This is particularly important for oil cooling systems.

Konkrétním příkladem známých řešení je řešení popsané r SSSR autorském osvědčení č. 839083, kde je popsán systém kapalinového chlazení elektronického zařízení sestávajícího z bloků uspořádaných v řadě, z nichž každý má vlastní přívodní a vývodní potrubí pro chladící kapalinu. Také toto řešení trpí zmíněnými nedostatky, to je zejména různě dlouhými hydraulickými cestami chladící kapaliny k jednotlivým elektronickým prvkům, z čehož vyplývá nerovnoměrné chlazení celého zařízení. Další konstrukční nedostatek tohoto řešení spočívá v tom, ze jednotlivé přívody a vývody chladící kapaliny slouží vždy pouze pro jednu jednotku, přičemž přívod do jedné jednotky probíhá podél vývodu ze sousední jednotky, coz znemožňuje sdružení přívodů a vývodů sousedních jednotek.A specific example of known solutions is the solution described in USSR Patent Certificate No. 839083, which describes a liquid cooling system of an electronic device consisting of blocks arranged in a row, each having its own coolant inlet and outlet pipes. This solution also suffers from the aforementioned drawbacks, that is, in particular, the different lengths of hydraulic coolant paths to the individual electronic elements, which results in uneven cooling of the entire device. A further design disadvantage of this solution is that the individual coolant inlets and outlets only serve for one unit, the inlet to one unit running along the outlet of the neighboring unit, making it impossible to associate the inlets and outlets of the neighboring units.

241 869241 869

Uvedené nedostatky jsou podle vynálezu odstraněny systémem kapalinového chlazení měniěové sestavy obsahující výkonové polovodičové prvky uspořádané na chladicích propojených s rozboěnicemi, které jsou spojeny s přívodními a odvodními odboěnicemi, k nimž je připojen anodový reaktor. Podstata vynálezu spočívá v tom, že výkonové polovodičové prvky jsou umístěny v první a druhé krajní sekci a anodový reaktor v prostřední sekci měničové sestavy opatřené dvěma přívodními a dvěma odvodními odboěnicemi uspořádanými tak, že první přívodní odboěnice je na vnějSím okraji první krajní sekce a druhá přívodní odbocnice na rozhraní mezi prostřední sekcí a druhou krajní sekcí, první odvodní odboěnice je na rozhraní mezi první krajní sekcí a prostřední sekcí, kdežto druhá odvodní odboěnice je na vnějším okraji druhé krajní sekce.According to the invention, these drawbacks are overcome by a liquid cooling system of a converter assembly comprising power semiconductor elements arranged on cooling interfaces connected to the splitters, which are connected to the inlet and outlet splitters to which the anode reactor is connected. SUMMARY OF THE INVENTION The power semiconductor elements are disposed in the first and second end sections and the anode reactor in the middle section of the transducer assembly is provided with two supply and two discharge couplings arranged such that the first supply coupler is at the outer edge of the first outer section and the second feed. the coupler at the interface between the middle section and the second extreme section, the first coupler is at the interface between the first extreme section and the middle section, while the second coupler is at the outer edge of the second extreme section.

S ohledem na potřebu tlumení vibrací vznikajících při provozu anodového reaktoru je výhodné, jestliže první i druhá přívodní odboěnice, rozboěnice, první i druhá odvodní odbocnice a ana-dový reaktor jsou propojeny pružným potrubím.In view of the need to dampen the vibrations generated by the operation of the anode reactor, it is preferable that the first and second inlet couplers, the splitter, the first and second outlet couplers and the anode reactor are interconnected by a flexible conduit.

Nový a vyšší úěinek vynálezu spočívá ve srovnání se známými řešeními v tom, še v systému kapalinového chlazení je dosaženo stejné délky hydraulických cest v jednotlivých sekcích měničové sestavy a vhodným dimenzováním odbocnic je dosaženo prakticky stejného průtoŠného množství chladící kapaliny všemi chladiěi celé měniěové sestavy, což bez potřeby korekěních ělenů v hydraulických cestách umožňuje beze vzniku lokálních přehřevú maximální využití polovodiěových prvku.A new and higher effect of the invention is that, compared to known solutions, the same length of hydraulic paths in the individual sections of the converter assembly is achieved in the liquid cooling system and by virtue of suitable sizing the practically equal flow rate of coolant is achieved by all coolers of the converter assembly. The need for correction of members in hydraulic ways enables maximum utilization of semiconductor elements without local overheating.

Vynález je dále objasněn na přikladu jeho provedení, který je popsán na základě připojeného výkresu, který schematicky znázorňuje půdorysný pohled na systém kapalinového chlazení měniěové sestavy podle vynálezu.The invention is further elucidated by means of an embodiment thereof, which is described with reference to the accompanying drawing, which schematically shows a plan view of a liquid cooling system of a converter assembly according to the invention.

Znázorněná meniěová sestava je složena z první a druhé krajní sekce £, jž, ve kterých jsou rozboěnice 3 chladivá vyrobené z umělé hmoty, k nimž jeou připojeny chladiěe sloupců výkonových polovodiěových prvků £. Rozboěnice 2 jsou spojeny pružným potrubím f 1 s přívodními odboěnicemi 5.» 2. uspořádanými na vnějším okraji první krajní sekce 1 a na rozhraní mezi prostředníThe shown currency assembly is comprised of first and second end sections 6, in which coolant splitters 3 are made of plastic to which the cooling coils of the power semiconductor elements 4 are connected. The splitters 2 are connected by a flexible conduit f 1 to the inlet splitters 5. »2. arranged at the outer edge of the first outer section 1 and at the interface between the middle

241 869 sekci 9 a druhou krajní sekcí 2 a dále s odvodními odbocnicemi241 869, section 9 and the second extreme section 2, and further with drainage ducts

6, 8 uspořádanými na rozhraní mezi první krajní sekcí £ a prostřední sekcí 9 a na vnějším okraji druhé krajní sekce 2. Přívodní odbocnice 5» 7 a odvodní odbocnice £, 8 jsou tedy po delce měničové sestavy vzájemně prostřídány. V prostřední sekci 9 umístěný anodový reaktor 10 je pružným potrubím 11 propojen s nejbližěí přívodní odbocnicí 7 a nejbližěí odbocnicí6, 8 arranged at the interface between the first end section 6 and the middle section 9 and at the outer edge of the second end section 2. The inlet and outlet ports 5, 7 and 8, 8 are thus interchanged after the length of the transducer assembly. The anode reactor 10 located in the middle section 9 is connected to the nearest inlet branch 7 and the nearest one via flexible pipe 11.

Systém kapalinového chlazení měniěové sestavy lze v rámci vynálezu různě modifikovat, například jak přívodní odbocnice 5.,The liquid cooling system of the converter assembly can be modified in various ways within the scope of the invention, for example, as the inlet branch 5.,

7, tak i odvodní odbocnice 6, 8 mohou být navzájem v dolním prostoru měničové sestavy propojeny.7 as well as the exhaust manifolds 6, 8 can be interconnected in the lower space of the converter assembly.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A liquid cooling system of a transducer assembly comprising power semiconductor elements arranged on cooling interfaces to the splitters connected to an inlet and an outlet conduit to which an anode reactor is further connected, characterized in that the power semiconductor elements (4) are disposed in a first and a second outer section (1, 2) and an anode reactor (10) in the middle section (9) of the transducer assembly provided with two feeder blades (5, 7) and two feeder blades (6, 8) arranged such that the first feeder blades ( 5) is at the outer edge of the first end section (1) and the second inlet branch (7) at the interface between the middle section (9) and the second end section (2), the first outlet branch (6) is at the interface between the first end section (1) ) and the middle section (9), while the second drain (8) is on the outer edge of the second extreme section (2).

A liquid cooling system according to claim 1, characterized in that the first and second inlet manifolds (5, 7), the splitter (3), the first and second outlet manifolds (6, 8) and the anode reactor (10) are interconnected by a flexible conduit. (11).