Силовой полупроводниковый блок с испарительным охлаждением Советский патент 1990 года по МПК H01L25/03 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковой технике, и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии.

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения и ремонтопригодности.

На фиг. 1 - конструкция силового полупроводникового блока с испарительным охлаждением; на фиг. 2 - схема расположения автономных паро- и конденсатопроводов в силовом блоке.

Силовой, полупроводниковый блок состоит из общей герметичной емкости 1, заполненной промежуточным теплоносителем 2, например фреоном- 113, внутри которой размещены в шахматном порядке сребренные тегГлоотво- ды 3. Вверху расположен воздушный конденсатор 4, соединенный с общей герметичной емкостью паропроводом 5 и конденсатопроводом 6. Силовые полупроводниковые приборы 7 таблеточного типа сжаты между теплоотводами 3, находящимися внутри герметичной емкости, и теплоотводами 8, находящимися в автономных емкостях 9, число которых равно числу полупроводниковых приборов. Усилия сжатия обеспечивается индивидуальными прижимными устройствами, состоящими из двух болтов 10, пружинистой траверсы 11 и опорной шайбы 12. Автономные емкости заполнены также фреоном 113 и соединены с общей герметичной емкостью индивидуальными конденсатопроводами (фреонопро- водами) 13, а также с конденсатором индивидуальными паропроводами 14. Теплоотводы внутри общей емкости электрически изолированы между гобои г помощью изоляционных прокладок 15, от поверхности обшей омкости-иэопя- торами 16, т°1шоотводы внутри лвто5

0

5

0

5

0

5

0

номных емкостей изолированы с помощью изоляторов 17 и 18.

Силовой полупроводниковый блок с испарительным охлаждением работает следующим образом.

При прохождении электрического тока через силовые полупроводниковые приборы 7 таблеточного типа выделяемое приборами тепло передается сребренным теплоотводам 3 и 8, фреон 113 закипает на их поверхности. Пары фреона из общей герметичной емкости 1 по паропроводу 5 и из автономных емкостей 9 по индивидуальным паропроводам 14 поступают в конденсатор 4. Здесь пары конденсируются и конденсат по конденсатопроводу 6 стекает в общую емкость, далее частично поступает в автономные емкости по индивидуальным конденсатопроводам 13. Автономные паропроводы и шахматное расположение сребренных теплоот- водов в общей емкости исключают запаривание верхних теплоотводов потоками пара от нижних теплоотводов, исключают осушение11 автономных емкостей при кипении и испарении фреона в них. Индивидуальные прижимные устройства, состоящие из двух болтов 10, траверсы 11, опорной шайбы 12, позволяют производить демонтаж одного прибора, не нарушая сжатия других приборов. Электрическая изоляция приборов и теплоотводов осуществляется с помощью изоляторов 15-J8.

Соотношение размеров (объемов) общей герметичной емкости и автономных емкостей предлагается определять следующим образом

V,

ъ 0,7(Voe/n);

где

я е vvoe

Vae - объем автономной емкости; Voe - объем общей емкости; п - количество СПГ в блоке. Это отношение получено ич условий оптимальности гидродинамических процессов в общей емкости и герметичных емкостях путем многочисленных экспериментальных исследований подобных конструкций с варьированием геометрических размеров.

Использование изобретения для ох- лаждення мощных отечественных силовых полупроводниковых приборов на токи 630-1600 А позволяет существенно снизить тепловое сопротивление охлаждающей системы и, следовательно, полное тепловое сопротивление к

10

жащий общую герметичную емкость, соединенные с ней индивидуальными кон- денсатопроводами автономные емкости, заполненные промежуточным теплоносителем, конденсатор, находящийся ввер- ху общей герметичной емкости и соеди ненный с ней паропроводами, полупроводниковые приборы, одной стороной прижатые к автономной емкости прижимным устройством, сребренные теплоот- воды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности

охлаждения и ремонтопригодности,

полупроводниковая структура - окружа-j сребренные теплоотводы расположены ющая среда, что, в свою очередь, внутри общей герметичной емкости и приводит к увеличению нагрузочной спо- внутри автономных емкостей, коли- собности полупроводниковых приборов. честно которых равно количеству по- Повышение нагрузочной способности лупроводниковых приборов, которые приборов, т.е. повышение максималь- 20 другой стороной прижаты к сребренным но допустимого тока в открытом состоянии, позволит снизить количество полупроводниковых приборов в силовых схемах статических преобразователей электрической энергии, соответственно 25 снизить такое же количество охладителей, что приведет к экономии дорогостоящих силовых полупроводниковых

теплоотводам, расположенным в шахматном порядке внутри общей герметичной емкости, сребренные теплоотводы автономных емкостей соединены индивидуальными паропроводами с конденсатором.

2. Блок с испарительным охлаждением, отличающийся тем, что объем автономной емкости равен

приборов, остродефицитных материалов охлаждающих систем, меди, олова, алюминия и т.д.

Формула изобретения

1. Силовой полупроводниковый блок с испарительным охлаждением, содер

жащий общую герметичную емкость, соединенные с ней индивидуальными кон- денсатопроводами автономные емкости, заполненные промежуточным теплоносителем, конденсатор, находящийся ввер- ху общей герметичной емкости и соединенный с ней паропроводами, полупроводниковые приборы, одной стороной прижатые к автономной емкости прижимным устройством, сребренные теплоот- воды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности

сребренные теплоотводы расположены внутри общей герметичной емкости и внутри автономных емкостей, коли- честно которых равно количеству по- лупроводниковых приборов, которые другой стороной прижаты к сребренным

теплоотводам, расположенным в шахматном порядке внутри общей герметичной емкости, сребренные теплоотводы автономных емкостей соединены индивидуальными паропроводами с конденсатором.

сребренные теплоотводы расположены внутри общей герметичной емкости и внутри автономных емкостей, коли- честно которых равно количеству по- лупроводниковых приборов, которые другой стороной прижаты к сребренным

2. Блок с испарительным охлаждением, отличающийся тем, что объем автономной емкости равен

Va.e% O.7. (Voe /n), где Voe - объем общей герметичной

емкости;

n - количество полупроводниковых приборов.

Изобретение относится к электронике, а именно к полупроводниковой технике, и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии. С целью повышения эффективности охлаждения силовых полупроводниковых приборов таблеточного типа и ремонтопригодности силового блока с испарительным охлаждением он состоит из общей герметичной емкости 1, заполненной промежуточным теплоносителем 2, например фреоном-113, внутри которой размещены в шахматном порядке оребренные тепловоды 3. Вверху расположен воздушный конденсатор 4, соединенный с общей герметичной емкостью паропроводом 5 и конденсатопроводом. Полупроводниковые приборы 7 сжаты между теплоотводами 3, находящимися внутри герметичной емкости, и теплоотводами 8, находящимися в автономных емкостях 9, число которых равно числу полупроводниковых приборов. Усилие сжатия обеспечивается прижимными устройствами, состоящими из двух болтов 10, пружинистой траверсы 11 и опорной шайбы 12. Автономные емкости заполнены также фреоном 113 и соединены с общей герметичной емкостью индивидуальными конденсатопроводами, с конденсатором - индивидуальными паропроводами. Теплоотводы внутри общей емкости электрически изолированы между собой с помощью изоляционных прокладок 15, от поверхности общей емкости - изоляторами 16

теплоотводы внутри автономных емкостей изолированы с помощью изоляторов 7 и 18. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.