Силовой полупроводниковый блок с испарительным охлаждением

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (Н) (50 5 H 0 l Ь 25/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t (2 l ) 4443193/24-07 (22) 29.03.88 (46) 07.01.90. Бюл. I l (7!) Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева (72) В.М. Каликанов,.Е.А. Лекарев и Ю.А.Фомин (53) 621.314.632(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 552648, кл. H 01 Ь 25/02, 1987.

Патент США Ф 4020399, кл,361-331, 1975. (54) СИЛОВОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ БЛОК

С ИСПАРИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ (57) Изобретение относится к элетрополупроводниковой технике, и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии. С целью повыше2 ния 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 фреономIl3, 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

1534558

Ч е 0,7 (Чое п) обеспечивается прижимными устройствами, состоящими из двух болтов 10, пружинистой траверсы 11 и опорной ,шайбы 12. Автономные емкости запол нены также фреоном-113 и соединены с общей герметичной емкостью индивидуальными конденсатопроводями, с конденсатором — индивидуальными паИзобретение относится к электро15 технике, а именно к полупроводниковой технике, и может быть использо вано 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 парои конденсатопроводов в силовом блоке.

Силовой полулроводниковый блок состоит из общей герметичной емкости 1, заполненной промежуточным теплоносителем 2, например фреоном113, внутри которой размещены в шахматном порядке оребренные теплоотво ды 3. Вверху расположен воздушный

35 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

50, общей герметичной емкостью индивидуальными конденсатопроводами (фреонопроводами) 13, а также с конденсатором индивидуальными паропроводами 14.

Теплоотводы внутри общей емкости электрически изолированы между собои с

55 помощью изоляционнь|х прокладок 15, от поверхности общей емкости-изоляторами 16, теплоотводы внутри авторопроводами. 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, 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 оребренным 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 конден-. сатор 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 оребренных теплоотводов в общей емкости исключают "запаривание верхних теплоотводов потоками пара от нижних теплоотводов, исключают "осушение 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 осуществля,ется с помощью изоляторов 15-18.

Соотношение размеров (объемов) общей герметичной емкости и автономных емкостей предлагается определять следующим образом где V в — объем автономной емкости;

V — обьем общей емкости;

n — количество СПП в блоке.

Это отношение получеHO из условий оп58

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

Va e 0,7 (Voe

Ч вЂ” объем общей герметичной емкости;

n — количество полупроводниковых приборов.

Формула изобретения где

1 . Силовой полупроводниковый блок с испарительным охлаждением, содерФиь.t

Составитель О. Наказная

Техред М.Ходанич Корректор Т.Малец

Редактор В. Данко

Заказ 47 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 15345 тимальности гидродинамических процессов в общей емкости и герметичных емкостях путем многочисленных экспериментальных исследований подобных конструкции с варьированием геометриче5 ских размеров.

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

"полупроводниковая структура — окружа-15 ющая среда", что, в свою очередь, приводит к увеличению нагрузочной способности полупроводниковых приборов.

Повышение нагрузочной способности приборов, т.е, повышение максималь- 20 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 приборов, остродефицитных материалов охлаждающих систем, меди, олова, алю- 30 миния и т,д. жащий общую герметичную емкость, соединенные с ней индивидуалып мп конденсатопроводами автономные емкости, заполненные промежуточнъпч теплоносителем, конденсатор, находящийся ввер.ху общей герметичной емкости и соединенный с ней паропроводами, полупроводниковые приборы, одной стороной прижатые к автономной емкости прижимным устройством, оребренные теплоотводы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и ремонтопригодности, оребренные теплоотводы расположены внутри общей герметичной емкости и внутри автономных емкостей, количество которых равно количеству полупроводниковых приборов, которые другой, стороной прижаты к оребреиным теплоотводам, расположенным в шахматном порядке внутри общей герметичной емкости, оребренные теплоотводы автономных емкостей соединены индивидуальными паропроводами с конденсатором.