Модуль силовой электропреобразовательной установки Советский патент 1992 года по МПК H01L25/00 H01L23/34 

сл С

Использование: в мощных преобразователях электроэнергии с последовательным соединением тиристоров или диодов. Сущность изобретения: в модуле, содержащем последовательно соединенные полупроводники с таблеточными охладителями, диск каждого охладителя снабжен радиальными элементами, занимающими всю высоту модуля в кожухе, причем место крепления радиального элемента к диску охладителя зависит от местоположения этого охладителя в модуле. На внутренней поверхности кожуха выподнены продольные прорези, в которых зафиксированы наружные края пластин, высота которых равна высоте кожуха, а угол, образованный соседними радиальными элементами, равен а - 360° (т п), где т - число радиальных пластин; п - число охладителей в блоке. 3 ил.

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, а точнее к модулям с силовыми полупроводниковыми приборами таблеточного исполнения, соединенными последовательно и снабженными охладителями с воздушным обдувом.

Известен модуль, содержащий силовые полупроводниковые приборы таблеточного исполнения, расположенные соосно и чередуемые с охладителями, общие для всех приборов, прижимное приспособление и цилиндрический кожух, одновременно служащий воздуховодом, причем полупроводники с охладителями расположены по оси кожуха, который своими фланцами подключен к воздушному каналу с вентилятором{1.

Недостаток этого модуля связан с недостаточной эффективностью его охлаждения из-за трудности продува охлаждающего воздуха через поперечно расположенные

охладители (высокое аэродинамическое сопротивление), а также с неравномерностью охлаждения полупроводниковых приборов по направлению воздушного потока.

В качестве прототипа целесообразно принять модуль, содержащий силовые полупроводниковые приборы таблеточного исполнения, установленные в прижимном приспособлении соосно и чередуемые с охладителями, выполненными в формо дисков с радиальными теплорассеиваюшуми элементами, причем приборы и охладители помещены в цилиндрический кожух из электроизоляционного материала, образующий канал принудительного воздушного охлаждения 2.

Недостатки прототипа связана с тем, что эффективность охлаждения пол /проводниковых приборов зависит от расположения каждого .прибора по отношению к

vj

4

.отД

О О

-ч

воздушному потоку в кожухе, т. е приборы охлаждаются неравномерно. Кроме того, размеры каждого охладителя по оси модуля ограничены, что тоже снижает эффективность охлаждения и нагрузочную способность модуля,

Цель изобретения - улучшение охлаждения модуля и повышение его нагрузочной способности.

Эта цель достигается за счет того, что радиальные элементы охладителей выполнены в виде прямоугольных металлических пластин, плоскость каждой из которых перпендикулярна плоскости диска, на внутрен- ней поверхности кожуха выполнены продольные прорези, в которых зафиксированы наружные края пластин, высота которых равна высоте кожуха, а угол, образованный соседними радиальными элементами, равен # 360°/т п, где т - число радиальных элементов; п - число охладителей в блоке.

Существенные отличительные признаки:

-радиальные элементы охладителей модуля выполнены в виде прямоугольных пластин, расположенных перпендикулярно плоскости дисков;

-торцы пластин всех охладителей модуля находятся вровень с торцами кожуха;

-охладители в модуле повернуты так, что пластины равномерно смещены друг относительно друга на угол а 360°/т п;

-наружные края пластин зафиксированы в прорезях с внутренней стороны кожуха,

Эти признаки обеспечивают достижение цели изобретения, При проведении патентных исследований и анализе признаков заявляемого модуля с известными модулями сходных и эквивалентных признаков не обнаружено. Следовательно, предложение соответствует критерию существенные отличия и обладает новизной (см. патентную справку).

На фиг. 1 показан модуль в сборе; на фиг. 2 - охладитель; на фиг 3 - размещение радиальных элементов на охладителях.

Модуль содержит (фиг. 1) силовые полупроводники 1 таблеточного исполнения, установленные соосно и чередуемые с охладителями 2 Полупроводники 1 с охладителями 2 образуют блок, на торцах которого установлены гокоотводы 3, причем все указанные элементы 1-3 сжаты пб оси 00 усилием 12-16 кИ при помощи прижимного приспособления, которое условно показано на фиг. 1 стрелгами 4 - по направлению сжимающих сил F

Каждый охладитель 2 (фиг. 2) содержит металлический диск 5 с плоскими параллельными поверхностями 6 и 7, которые выполняют функции электрических и тепловых

контактов по отношению к соприкасающимся с ними плоским поверхностям полупроводников 1. На диске 5 закреплены сваркой плоские радиальные элементы 8 прямоугольной формы с внутренним выступом 9,

при помощи которого осуществляется крепление каждого элемента 8 к диску 5.

Каждый охладитель 2 имеет на своем диске п радиальных элементов 8, взаимно сдвинутых на гол 360°/п. В зависимости от

положения охладителя 2 в блоке выбран уровень Н закрепления радиального эле- мента 8 на диске 5 (см. фиг. 3). Благодаря этому блок с полупроводниками 1 и охладителями 2 в собранном состоянии имеет

высоту h. равную высоте радиального элемента 8. При этом соседние радиальные- элементы 8 взаимно сдвинуты на угол « 360°/т п, где т - число охладителей в блоке (на фиг. 1 , п 6, .

Указанный блок помещен в цилиндрический кожух 10, на внутренней поверхности которого предусмотрены продольные пазы 11, в которые входят наружные края радиальных элементов 8, за счет чего обеспечивается их фиксация и исключается возможность взаимного касания.

Модуль работает следующим образом (фиг. 1), В собранном виде полупроводники 1 вместе с охладителями 2 сжаты в прижимном приспособлении 4, что обеспечивает хорошие электрические и тепловые контакты. Через полупроводники 1 при работе модуля протекает ток 500-1200А, что вызывает тепловыделение. Тепло от каждого полупроводника 1 передается дискам 5 соседних охладителей 2, а от каждого диска 5 - его радиальным элементам 8. Направление теплового потока в пластине радиального элемента 8 показано стрелками 12.

С поверхности пластины радиального элемента 8 тепло передается воздушному потоку, продуваемому через кожух 10 как показано стрелками 13, Воздушный лоток проходит в промежутки между пластинами

8, равномерно охлаждая все пластины и соответственно все полупроводники 1. Малое аэродинамическое сопротивление воздушного канала обеспечивается отсутствием его изгибов и ламинарным течением воздушного потока.

Технико-экономическая эффективность изобретения по сравнению с применяемыми модулями на токи 830-1200А обеспечена

за счет улучшения охлаждения и увеличения токовой нагрузки на 12-16%.

Формула изобретения Модуль силовой электропреобразова- тельной установки, содержащий силовые полупроводниковые приборы таблеточного исполнения, установленные в прижимном приспособлении соосно и чередуемые с охладителями, выполненными в форме дисков с радиальными теплорассеивающими элементами, причем приборы и охладители помещены в цилиндрический кожух из электроизоляционного материала, образующий канал принудительного воздушного

moreff/ffew У

СМ4/Я

охлаждения, отличающейся тем, что, с целью улучшения охлаждения модуля и повышения его нагрузочной способности, радиальные элементы охладителей выполнены в виде прямоугольных металлических пластин, плоскость каждой из которых перпендикулярна плоскости диска, на внутренней поверхности кожуха выполнены продольные прорези, в которых зафиксированы наружные края пластин, высота которых равна высоте кожуха, а угол, образуемый соседними радиальными элементами, равен o 360°/nvn, где m - число радиальных элементов; г - число охладителей в блоке.

N / ,

9

/

Pvt.2

ti .

о

,e

L

ife

i,

N

4

«

4

Ј

Ч

N

s

It v