Полупроводниковое охлаждающее устройство Советский патент 1992 года по МПК H01L23/34 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в мощных компактных маслонаполненных преобразователях, ти- ристорных ключах и коммутаторах.

Известно полупроводниковое устройство, содержащее корпус с диэлектрической жидкостью, погруженные в нее полупроводниковые приборы с охладителями, собранные в блоки, и трансформаторы, и полупроводниковое охлаждающее устройство, являющееся наиболее близким у изобретению, имеющее конструкцию блоков с размещением их друг над другом.

Недостатком первого устройства является то, что полупроводниковые приборы, расположенные вверху вертикально установленного блока, находятся в худших условиях, чем нижние, т.е. полупроводниковые приборы в этом устройстве охлаждаются неравномерно.

Во втором устройстве этому же недостатку подвержены блоки полупроводниковых приборов, расположенные друг над другом, и для эффективного охлаждения блоков требуется значительное межблочное расстояние, что в конечном итоге обуславливает увеличение габаритов и массы устройства в целом.

Целью изобретения является обеспечение равномерности охлаждения полупроводниковых приборов при одновременном уменьшении габаритов.

Цель достигается тем, что устройство снабжено диэлектрическими панелями с окнами, попарно установленными с двух про- тивоположных сторон блоков, расположенных один над другим с образованием единой стойки. Устройство имеет теплопроводящие перегородки, при этом в одной из диэлектрических панелей каждой стойки выполнены два окна, расположенных над блоками каждого уровня, а в другой панели - одно окно под блоками верхнего уровня. Теплопроводящие перегородки размещены в межблочном пространстве каждой стойки по диагонали между противолежащими окнами панелей, причем теплопроводящие перегородки смежных стоек расположены зеркально одна относительно другой.

Кроме того, корпус устройства имеет радиаторы, расположенные на его стенках для обеспечения конвекции охлаждения;

На фиг. 1 изображено устройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Полупроводниковое охлаждающее устройство содержит корпус 1 с диэлектрической жидкостью 2, в которую погружены полупроводниковые приборы 3 и охладители 4, собранные в блоки 5 и 6, расположенные друг над другом в два уровня. Устройство имеет диэлектрические панели 7 и 8 с окнами 9. Панели 7 и 8 попарно установлены

с двух противоположных сторон блоков 5 и 6, расположенных один над другим с образованием единой стойки 10, между диэлектрическими панелями 7 и 8 которых имеются теплопроводящие перегородки 11.

0 В панели 7 каждой стойки 10 выполнены два окна 9, расположенных под охладителями 4.1 и 4.2 блоков 5 и 6 каждого уровня, а в панели 8 - одно окно 9, расположенное под блоком 5, охладителем 4.1 на верхнем уровне блоков. Теплоотводящие перегородки 11

5 размещены в межблочном пространстве каждой стойки 10 по диагонали между противолежащими окнами 9 панелей 7 и 8, причем теплоотводящие перегородки 11 смежных стоек 10 расположены зеркально одна относительно другой. Кроме того, уст0 ройство имеет трансформаторы 12, высоковольтные вводы 13, шины 14, соединяющие вводы, например, по встречно-параллельной схеме соединения полюсов блоков 5 и 6, управляющие связи 15, блоки управления

5 16 и радиаторы 17, которые осуществляют охлаждение устройства и способствуют конвекционному перемещению потоков 18 масла 2 в баке 19 со всех четырех сторон стенок его корпуса 1 устройства.

0 Устройство работает следующим образом.

Из блока управления 16 через световоды по управляющим связям 15 управляющие импульсы подаются на

5 трансформаторы 12, откуда сформированные нужной формы импульсы в зависимости от схемы соединения блоков 5 и 6 и их назначения управляют открытием - запиранием полупроводниковых приборов 3.

0 Предлагаемая конструкция также может быть реализована в тиристорных ключах большой мощности, управление блоками тиристоров которых происходит через трансформаторы 12, первичные обмотки которых

5 выполняют роль ограничительных элементов защитных цепочек, а вторичные обмотки трансформаторов - роль управляющих цепей. Охлаждение тиристоров происходит через охладители 4, которые (каждый) состо0 ят из двух частей и своими контактными поверхностями примыкают к анодной и катодной поверхностям тиристора. Каждая часть охладителя 4 представляет собой массивную, выполненную из высокотеплопро5 водного материала деталь с развитой наружной поверхностью в виде ребер, причем ребра расположены вдоль потока охлаждающей диэлектрической жидкости трансформаторного масла 2. Масло 2 из донной части корпуса 1, поднимаясь конвекционным потоком 18 через нижнее окно 9 панели 7, проходит через охладители 4.2 блока 6 тиристоров 3. Далее при помощи перегородки 11 поток 18 масла 2 отклоняется в окна 9 панели 8, выходит за пределы стойки 10 мимо охладителей 4.1 блока 5 тиристоров 3 вверх для осуществления повторного цикла конвекции через радиаторы 17, вниз к донной части корпуса устройства. Охлаждение охладителей 4.1 блока 5 тири- сторов осуществляется через верхнее окно 9 панели 7, где при помощи другой стороны перегородки 11 поток 18 масла не смешивается с потоком масла уже подогретым охладителем 4.2 блока 6 и, перемещаясь вверх, охлаждает охладители 4.1 блока 5 тиристоров 3, выходит через них далее вверх и через радиаторы 17 вниз к донной части устройства для нового цикла конвекции. Описанные направления потоков, охлаждающие блоки 5,6 (фиг. 1), поднимаются в корпусе при одновременном перемещении потоков 18 между стойками 10 (фиг. 2) и стенками 20 корпуса 1.

Эффективность предлагаемого устрой- ства заключается втом.чтотеплоотводящие перегородки, выполненные из диэлектрического материала, образующие раздельные для верхнего и нижнего уровня блоков тиристоров каналы для прохождения охлаждаю- щего их масла, позволяет максимально приблизить эти блоки друг к другу, при этом

равномерно охлаждая их, а следовательно, и полупроводниковые приборы, в результате чего достигается эффективная работа устройстваприоптимальныхмассогабаритных показателях.

Формула изобретения

1.Полупроводниковое охлаждающее устройство, содержащее корпус с диэлектрической жидкостью, погруженные в нее полупроводниковые приборы с охладителями, собранные в блоки, размещенные один над другим по крайней мере в два уровня, отличающееся тем, что, с целью обеспечения равномерности охлаждения полупроводниковых приборов при одновременном уменьшении габаритов, оно снабжено диэлектрическими панелями с окнами, попарно установленными с двух противоположных сторон блоков с образованием единой,стой- ки, и теплоотводящими перегородками, при этом в одной из диэлектрических панелей каждой стойки выполнено два окна, расположенных под блоками каждого уровня, во второй диэлектрической панели - одно окно под блоком верхнего уровня, а теплопрово- дящие перегородки размещены в межблочном пространстве каждой стойки по диагонали между противолежищими окнами панелей, причемтеплопроводящие перегородки смежных стоек расположены зеркально одна относительно другой.

2.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что оно имеет радиаторы, расположенные на стенках корпуса.

AiA

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано 54.1 в мощных компактных маслонаполненных преобразователях и тиристорных ключах. Цель изобретения -обеспечение равномерности охлаждения полупроводниковых приборов при одновременном уменьшении габаритов - достигается тем, что с двух противоположных сторон блоков 5 и 6, установ- ленных один над другим, размещены диэлектрические панели 7 и 8, в которых выполнены сквозные окна. Под верхним уровнем блоков окна выполнены в обеих перегородках, а под нижним уровнем - в одной из них. В межблочном пространстве каждой стойки расположены теплопроводя- щие перегородки 11, причем перегородки соседних стоек расположены зеркально. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С 7J XI GO iCJ i-

Фиг. г

40 45 50