大功率三电平功率组件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种大功率三电平功率组件，包括压接框架以及固定设置于压接框架内的多个功率串，所述多个功率串包括第一功率串及第二功率串，所述第一功率串包括n个功率器件以及n+1个第一散热器，所述n为大于或等于1的整数，所述第二功率串包括m个功率器件、m‑3个第一散热器以及两个第二散热器，所述m为大于或等于4的整数；所述第一散热器和第二散热器分别包括具有两个散热面的主体部，所述第一散热器的两个散热面的表面平整，所述第二散热器的其中一个散热面的表面平整、另一散热面具有凸台，所述两个第二散热器以具有凸台的散热面背向的方式设置。本实用新型专利技术可在减少液冷散热器数量的同时，优化边缘功率器件散热效果。

【技术实现步骤摘要】
大功率三电平功率组件
本技术实施例涉及变频器领域，更具体地说，涉及一种大功率三电平功率组件。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，大功率三电平功率组件在中压传动领域得到了广泛应用。此种大功率三电平功率组件采用IGCT(IntegratedGateCommutatedThyristor，集成门极换向晶闸管)、IEGT(InjectionEnhancedGateTransistor，电子注入增强栅晶体管)等双面压接型功率器件，其机械结构与功率器件高度集成。上述功率组件输出功率的进一步提升主要受限于结构整体散热及回路杂散电感水平。如图1所示，为现有的功率组件的侧视剖面图，其中，多个功率器件11通过水冷散热器12压接成串式结构，功率组件可包括两串或三串功率串，在各功率串中，可采用n个功率器件11搭配n+1或n-1个水冷散热器的结构(n为大于或等于1的整数)。为保证功率器件11获得足够的压力，在功率组件两端往往使用大块的铝板或者钢板13、14以及金属拉杆15组成框架，实现功率器件11和水冷散热器12的压接固定，其中金属拉杆15通过外部套绝缘管实现电气功能绝缘。为满足散热要求，上述水冷散热器12一般采用机械加工方式，将流道加工在中间层，流道结构多采用间隔式或中心进水螺旋式结构。然而，上述水冷散热器12采用单管流路结构，受限于螺旋线密度、散热面积和流速，该结构的水冷散热器12的散热能力有限。由于各个功率器件11的损耗存在差异，采用n+1个散热器的结构导致功率组件整体散热利用率低；采用n-1个散热器的结构对中间绝缘体导热能力、绝缘能力要求极高，加工工艺复杂。此外，在上述功率组件中，由于功率器件11通过铝板或者钢板13、14及金属拉杆15压接固定，导致金属拉杆15与铝板或者钢板13、14构成回路，存在涡流及绝缘问题。
技术实现思路
本技术实施例针对上述功率组件因整体散热较差而导致输出功率受限，以及因存在杂散电感而导致输出功率无法提升的问题，提供一种大功率三电平功率组件。本技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种大功率三电平功率组件，包括压接框架以及固定设置于压接框架内的多个功率串，所述压接框架包括第一压板、第二压板以及连接第一压板和第二压板的多个拉杆，每个功率串包括多个液冷散热器以及多个功率器件，所述多个液冷散热器以及多个功率器件相间设置并通过所述压接框架压接固定；所述多个功率串包括至少一个第一功率串以及至少一个第二功率串，所述第一功率串包括n个功率器件以及n+1个第一散热器，所述n为大于或等于1的整数，所述第二功率串包括m个功率器件、m-3个第一散热器以及两个第二散热器，所述m为大于或等于4的整数；所述第一散热器和第二散热器均为液冷散热器，且所述第一散热器和第二散热器分别包括具有两个散热面的主体部，所述第一散热器的两个散热面的表面平整，所述第二散热器的其中一个散热面的表面平整、另一散热面具有凸台，所述两个第二散热器以具有凸台的散热面背向的方式设置。优选地，每一所述液冷散热器的主体部包括分别与两个散热面相邻的两组冷却液通道，所述两组冷却液通道并联连接在第一接口和第二接口之间。优选地，在所述第一功率串中，所述第一散热器及功率器件通过以下方式相叠：每一所述功率器件的两侧的表面分别贴于相邻的两个第一散热器的主体部的散热面上。优选地，所述第二散热器的主体部中，与具有凸台的散热面相邻的冷却液通道的至少一部分位于所述凸台内；在所述第二功率串中，所述第一散热器、第二散热器及功率器件通过以下方式相叠：两个第二散热器分别以具有凸台的散热面向外的方式设置，且两个功率器件分别贴于两个凸台上；其余n-2个功率器件及n-3个第一散热器相叠于两个所述第二散热器之间，且所述n-2个功率器件的两侧的表面分别贴于相邻的两个液冷散热器的主体部的散热面上。优选地，所述主体部的两个散热面、两组冷却液通道所在平面相互平行；每一组冷却液通道在所述主体部的圆形区域内呈螺旋形，且所述第一接口从所述螺旋形的中央位置引出到所述主体部的侧表面，所述第二接口由所述螺旋形的边缘引出到所述主体部的第一接口所在的侧表面。优选地，所述主体部包括中间层、第一盖板以及第二盖板；所述第一盖板焊接在所述中间层的上表面，其中一组冷却液通道位于所述中间层和第一盖板之间，且其中一个散热面位于所述第一盖板的背向所述中间层的表面；所述第二盖板焊接在所述中间层的下表面，另一组冷却液通道位于所述中间层和第二盖板之间，且另一散热面位于所述第二盖板的背向所述中间层的表面。优选地，所述第一盖板和第二盖板的厚度大于所述中间层的厚度；所述中间层和第一盖板之间的冷却液通道由所述第一盖板的朝向所述中间层的表面的螺旋形槽构成；所述中间层和第二盖板之间的冷却液通道由所述第二盖板的朝向所述中间层的表面的螺旋形槽构成。优选地，所述第一盖板和第二盖板的厚度小于所述中间层的厚度；所述中间层和第一盖板之间的冷却液通道由所述中间层的朝向所述第一盖板的表面的螺旋形槽构成；所述中间层和第二盖板之间的冷却液通道由所述中间层的朝向所述第二盖板的表面的螺旋形槽构成。优选地，所述功率器件为功率二极管、集成门极换向晶闸管或电子注入增强栅晶体管。本技术实施例的大功率三电平功率组件具有以下技术效果：通过在部分功率串中的第二散热器的一个散热面增加凸台，既减少了液冷散热器数量，又优化了边缘功率器件散热效果，降低了中间绝缘垫块散热要求。并且，本技术实施例还通过由绝缘材料加工而成的两根拉杆固定第一压板和第二压板，从而避免了压接框架构成涡流回路。此外，本技术还通过两组并联的冷却液通道分别为液冷散热器的两个散热面散热，可大大提高功率组件的整体散热效率，有利于功率组件输出功率的提升。附图说明图1是现有功率组件的剖面示意图；图2是本技术实施例提供的大功率三电平功率组件的剖面示意图；图3是本技术实施例提供的大功率三电平功率组件中第一功率串的结构示意图；图4是本技术另一实施例提供的大功率三电平功率组件中第二功率串的结构示意图；图5是本技术实施例提供的大功率三电平功率器件组件中液冷散热器的结构示意图；图6是本技术实施例提供的大功率三电平功率组件中液冷散热器的分解剖视图；图7是本技术实施例提供的大功率三电平功率组件中第一散热器的结构示意图；图8是本技术实施例提供的大功率三电平功率组件中第二散热器的结构示意图；图9是本技术实施例提供的大功率三电平功率组件的立体结构示意图；图10是本技术实施例提供的大功率三电平功率组件的俯视图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图2所示，是本技术实施例提供的大功率三电平功率组件的结构的剖面示意图，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率三电平功率组件，包括压接框架以及固定设置于压接框架内的多个功率串，所述压接框架包括第一压板、第二压板以及连接第一压板和第二压板的多个拉杆，每个功率串包括多个液冷散热器以及多个功率器件，所述多个液冷散热器以及多个功率器件相间设置并通过所述压接框架压接固定；其特征在于，所述多个功率串包括至少一个第一功率串以及至少一个第二功率串，所述第一功率串包括n个功率器件以及n+1个第一散热器，所述n为大于或等于1的整数，所述第二功率串包括m个功率器件、m-3个第一散热器以及两个第二散热器，所述m为大于或等于4的整数；所述第一散热器和第二散热器均为液冷散热器，且所述第一散热器和第二散热器分别包括具有两个散热面的主体部，所述第一散热器的两个散热面的表面平整，所述第二散热器的其中一个散热面的表面平整、另一散热面具有凸台，所述两个第二散热器以具有凸台的散热面背向的方式设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种大功率三电平功率组件，包括压接框架以及固定设置于压接框架内的多个功率串，所述压接框架包括第一压板、第二压板以及连接第一压板和第二压板的多个拉杆，每个功率串包括多个液冷散热器以及多个功率器件，所述多个液冷散热器以及多个功率器件相间设置并通过所述压接框架压接固定；其特征在于，所述多个功率串包括至少一个第一功率串以及至少一个第二功率串，所述第一功率串包括n个功率器件以及n+1个第一散热器，所述n为大于或等于1的整数，所述第二功率串包括m个功率器件、m-3个第一散热器以及两个第二散热器，所述m为大于或等于4的整数；所述第一散热器和第二散热器均为液冷散热器，且所述第一散热器和第二散热器分别包括具有两个散热面的主体部，所述第一散热器的两个散热面的表面平整，所述第二散热器的其中一个散热面的表面平整、另一散热面具有凸台，所述两个第二散热器以具有凸台的散热面背向的方式设置。


2.根据权利要求1所述的大功率三电平功率组件，其特征在于，每一所述液冷散热器的主体部包括分别与两个散热面相邻的两组冷却液通道，所述两组冷却液通道并联连接在第一接口和第二接口之间。


3.根据权利要求2所述的大功率三电平功率组件，其特征在于，在所述第一功率串中，所述第一散热器及功率器件通过以下方式相叠：每一所述功率器件的两侧的表面分别贴于相邻的两个第一散热器的主体部的散热面上。


4.根据权利要求2所述的大功率三电平功率组件，其特征在于，所述第二散热器的主体部中，与具有凸台的散热面相邻的冷却液通道的至少一部分位于所述凸台内；
在所述第二功率串中，所述第一散热器、第二散热器及功率器件通过以下方式相叠：两个第二散热器分别以具有凸台的散热面向外的方式设置，且两个功率器件分别贴于两个凸台上；其余n-2个功率器件及n-3个第一散热器相叠于两个所述第二散热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖友国，李玉相，陈磊，邓小池，饶勇，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32