RU1824682C

RU1824682C - Силовой полупроводниковый блок с принудительным испарительным охлаждением

Info

Publication number: RU1824682C
Application number: SU914935420A
Authority: RU
Inventors: Валерий Михайлович Каликанов
Original assignee: Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева
Priority date: 1991-05-12
Filing date: 1991-05-12
Publication date: 1993-06-30

Abstract

Область использовани : изобретение относитс v электротехнике, а именно к полупроводниковой преобразовательной технике, и может быть использовано в статических преобразовател х электрической энергии. Сущность изобретени : с целью повышени нагрузочной способности силового полупроводникового блока с принудительным испарительным охлаждением за счет всех силовых полупроводниковых приборов с одинаковой нагрузочной способность силовой полуповодниковый блок с принудительным испарительным охлаждением содержит силовые бескорпусные полупроводниковые приборы, расположенные между сребренными теплоотводами и размещенные в несущем герметичном корпусе, выполненном из высокотеплопроводного материала и заполненном движущимс (текущим ) промежуточным хладагентом (теплоносителем ). Внутри герметичного корпуса вдоль полупроводниковых приборов расположен внутренний сребренный теплообменник . Снаружи, на внешней поверхности герметичного корпуса, расположен внешний сребренный теплообменник также вдоль полупроводниковых приборов; внешний теплообменник охлаждаетс конечным хладагентом. Герметичный корпус имеет входной и выходной патрубки дл подачи промежуточного хладагента (теплоносител ). Внутренний и внешний сребренные теплообменники имеют размеры и количество ребер, температуру и расход промежуточного и конечного хладагентов дл выполнени услови Рвнешм. о/ /.с Bhyip/.- внешн (AV):Fop /гор авнршн/«внутр, где P(AV) - мощность тепловых потерь одного силового полупроводникового прибора, Вт; - количество тепла, которое способен отнести внутренний теплообменник от промежуточного теплоносител , Вт; ртвнешн - количество тепла, которое способен внешний теплообменник передать конечному хладагенту, Вт; п - количество силовых полупроводниковых приборов; Р0рвнутр - площадь поверхности сребренного внутреннего теплообменника м ; Р0рвнешн - площадь поверхности внешнего сребренного теплообменника , м2; Овнутр - коэффициент теплоотдачи от промежуточного хладагента к поверхности внутреннего сребренного теплообменника, Вт/м2 &deg;С; «внешн - коэффициент теплоотдачи от поверхности внешнего сребренного теплообменника к конечному хладагенту, Вт/м2 &deg;С 1 з п ф-лы, 2 ил. 00 ю N о 00 Ю

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к полупроводниковой преобразовательной технике, и может быть использовано астатических преобразовател х электрической энергии.

Целью изобретени вл етс повышение нагрузочной способности силового полупроводникового блока с принудительным испарительным охлаждением за счет эксплуатации всех силовых полупроводниковых приборов с одинаковой нагрузочной способностью.

Изобретение по сн етс фиг.1 и фиг.2.

Силовые бескорпусные полупроводниковые приборы 1, расположенные между сребренными теплоотводами 2, размещены в несущем герметичном корпусе 3, выполненном из высокотеплопроводного материала и заполненном движущимс (текущим) промежуточным хладагентом (теплоносителем ) (ПТ) 4. Внутри герметичного корпуса, вдоль всех полупроводниковых приборов расположен внутренний сребренный теплообменник 5. Снаружи на внешней поверхности герметичного корпуса расположен внешний сребренный теплообменник б также вдоль всех полупроводниковых приборов; внешний теплообменник охлаждаетс конечным хладагентом (КХ).

Герметичный корпус имеет входной 7 и выходной 8 патрубки дл подачи промежуточного хладагента (теплоносител ).

Внутренний и внешний сребренные теплообменники имеют размеры и ство ребер, температуру и расход промежуточного и конечного хладагентов дл выполнени услови

внутреннего сребренного теплообменника, Вт/м2 °С;

свисши коэффициент теплоотдачи от поверхности внешнего сребренного теплообменника к конечному хладагенту, Вт/м2 °С.

Устройство работает следующим образом .

При прохождении тока через бескорпусные силовые полупроводниковые приборы 1 в них выдел етс мощность тепловых потерь , котора передаетс сребренным теп- лоотводам 2, которые наход тс в герметичном корпусе 3. Промежуточный

хладагент (теплоноситель) 4 в процессе принудительного течени внутри корпуса блока омывает оребренный теплоотвод первого бескорпусного прибора, име при этом начальную (входную) температуру. Мощность

тепловых потерь первого прибора передаетс при этом промежуточному хладагенту (теплоносителю), например фреону 113, за счет конвективного теплообмена или теплообменом кипени , хладагент нагреваетс .

Далее нагретый хладагент достигает части внутреннего сребренного теплообменника 5, котора расположена напротив первого прибора с сребренным теплоотводом. При выполнении услови :

РТОНУТР П-Р(АУ),

или с другой стороны

35

рвнутр

- - () P(AV).

Рт

внутр р внешн

(АУ).

FopСЕвнешн

рЈрешн авнутр

где P(AV) - мощность тепловых потерь одного силового полупроводникового прибора, Вт;

Ртвнутр - количество тепла, которое способен отвести внутренний теплообменник от промежуточного теплоносител , Вт;

Ртвнешн - количество тепла, которое способен внешний теплообменник передать конечному хладагенту, Вт:

п - количество силовых полупроводниковых приборов;

Р0рвнутр - площадь поверхности сребренного внутреннего теплообменника, м ;

Р0рвнешн - площадь поверхности внешнего сребренного теплообменника, м2;

Овнутр коэффициент теплоотдачи от промежуточного хладагента к поверхности

ВНуТру

где () - количество тепла, которое отводитс частью внутреннего теплообменника , расположенной напротив одного полупроводникового прибора с сребренным теплоотводом, Вт,

Промежуточный теплоноситель охлаждаетс (в случае кипени - конденсируетс ) до начальной температуры. Далее охлажденный промежуточный хладагент (теплоноситель ) достигает второго бескорпусного прибора и процесс повтор етс . Тепловые

потери от внутреннего теплообменника передаютс через стенку герметичного корпуса , выполненного дл улучшени этой передачи из высокотеплопроводного материала , например из меди, к внешнему оребренному теплообменнику б, который охлаждаетс конечным хладагентом, например , обдуваетс воздухом. Подача промежуточного хладагента внутрь герметичного корпуса осуществл етс через входной патрубок 1; из корпуса хладагент вытекает через выходной патрубок 8. Течение промежуточного хладагента внутри корпуса осуществл етс с помощью внешнего насоса.

Использование данного изобретени в статических преобразовател х электриче- ской энергии с принудительным испарительным охлаждением позволит повысить общую нагрузочную способность силового полупроводникового блока за счет эксплуатации всех силовых приборов с одинаковой максимальной способностью. Это приведет к снижению общих массогабаритных показателей, к снижению материалоемкости агрегатов с принудительным испарительным охлаждением,

Claims

Формула изобретени 1. Силовой полупроводниковый блок с принудительным испарительным охлаждением , содержащий несущий герметичный корпус с патрубками дл принудительной подачи промежуточного хладагента и бес- корпусные силовые полупроводниковые приборы таблеточного типа в сборе с ореб- ренными теплоотводами, расположенными в корпусе вдоль горизонтальной геометрической оси корпуса, отличающийс тем. что, с целью повышени нагрузочной способности, он снабжен внутренним сребренным теплообменником, расположенным внутри герметичного корпуса вдоль полупроводниковых приборов, омываемым промежуточным хладагентом, и внешним сребренным теплообменником, расположенным на внешней поверхности герметич- ного корпуса вдоль полупроводниковых

приборов, омываемым конечным хладагентом .
2. Блок по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с тем. что оребренные теплообменники имеют размеры и количество ребер, температуру и расход промежуточного и конечного хладагентов дл выполнени условий:

.р

W д§йеш

0&|ГР

Рвнешн ор

где P(AV) - мощность тепловых потерь одного силового полупроводникового прибора. Вт;

ртвнутр количество тепла, которое способен отвести внутренний теплообменник от промежуточного хладагента, Вт;

Рт

внешн

- количество тепла, которое спопередать

собен внешний теплообменник конечному хладагенту, Вт;

п - количество силовых полупроводниковых приборов;

Р0рвнутр - площадь поверхности сребренного внутреннего теплообменника, ,м2;

Р0рвнвшм - площадь поверхности внешнего оребренного теплообменника, м ;

«внутр - коэффициент теплоотдачи от промежуточного хладагента к поверхности внутреннего оребренного теплообменника. Вт/м2°С;

Оенешн - коэффициент теплоотдачи от поверхности внешнего оребренного теплообменника к конечному хладагенту, Вт/м2 °С.

Г

Suoctxfrrr