一种IGBT均热结构和储能变流器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种IGBT均热结构和储能变流器，包括IGBT器件、铜基板、散热器和热管；所述铜基板设置在所述散热器表面，所述IGBT器件固定在所述铜基板上；所述热管镶嵌在散热器的基板内；所述IGBT器件与所述铜基板之间涂抹有导热硅脂。本实用新型专利技术提供IGBT均热结构和储能变流器，有效的解决了大功率开关器件的散热和均温问题。的散热和均温问题。的散热和均温问题。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT均热结构和储能变流器


[0001]本技术涉及电力电子技术和电化学储能
，特别涉及IGBT 均热结构和储能变流器。

技术介绍

[0002]近些年来基于“电池+电力电子技术”的储能技术得到了快速的发展，能源问题受到了国际的密切关注，为了实现碳中和和解决当前的能源供给问题，我国也出台了很多政策大力支持清洁能源的发展。
[0003]目前市面上的储能变流器(PCS)具备功率变换功能，IGBT作为储能变流器(PCS)的关键开关器件，随着IGBT器件容量的不断增大，对散热器的散热提出更高的要求。传统的IGBT散热处理不是很好，使得芯片温度升高到超过所允许的最高IGBT结温，从而导致器件性能恶化或失效。同时，传统的 IGBT的散热方式也很难保证IGBT的均温性，很难保证产品的可靠性。

技术实现思路

[0004]针对上述
技术介绍
的阐述，本技术提供IGBT均热结构和储能变流器，有效的解决了大功率开关器件的散热和均温问题。
[0005]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种IGBT均热结构，包括IGBT器件、铜基板、散热器和热管；
[0007]所述铜基板设置在所述散热器表面，所述IGBT器件固定在所述铜基板上；所述热管镶嵌在散热器的基板内；
[0008]所述IGBT器件与所述铜基板之间涂抹有导热硅脂。
[0009]可选的，所述铜基板紧贴在IGBT器件底部，IGBT器件通过螺丝和铜基板连接。
[0010]可选的，所述的铜基板和散热器的基板表面紧贴，铜基板通过螺丝和散热器连接。
[0011]可选的，所述散热器为铝散热器。
[0012]可选的，所述散热器为铝翅片散热器。
[0013]可选的，所述热管均匀且阵列排布在散热器的基板内。
[0014]可选的，所述铜基板上按照IGBT器件的尺寸设置有多个第一安装孔。
[0015]可选的，所述散热器上按照铜基板的尺寸设置有多个第二安装孔。
[0016]一种储能变流器，具有所述的IGBT均热结构。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
[0018]本技术的IGBT器件均热结构采用铜基板导热、铝散热器散热和热管均温的结构，可以满足IGBT器件的散热和均温要求。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是IGBT散热结构示意图；
[0021]图2是热管结构示意图；
[0022]图3原始热管散热器方案温度计算结果；
[0023]图4原始方案IGBT编号示意图；
[0024]图5热管散热器优化方案示意图；
[0025]图6优化热管散热器表面温度仿真云图结果。
具体实施方式
[0026]下面将结合本技术的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0027]如图1所示，本技术一种IGBT器件1均热结构，包括IGBT器件1、铜基板2、铝翅片散热器、热管4等。采用铜基板2导热、铝散热器散热和热管4均温的结构，可以满足IGBT器件1的散热和均温要求。
[0028]所述的铜基板2紧贴在IGBT器件1底部，IGBT器件1通过螺丝和铜基板2连接；
[0029]所述的铜基板2的另一面和铝翅片散热器基板紧贴，铜基板2通过螺丝和铝翅片散热器基板连接；
[0030]所述的热管4镶嵌在铝散热器基板内。
[0031]IGBT器件1紧贴铜基板2，IGBT器件1和铜基板2之间填充导热硅脂，降低IGBT器件1和铜基板2之间的接触热阻；铜基板2和铝翅片散热器紧贴，通过螺丝可靠连接；热管4镶嵌在铝翅片散热器的基板内；
[0032]通过此散热方式，保证可靠的导热、散热和均温，满足储能变流器(PCS) 中大功率开关器件的散热要求。
[0033]IGBT器件1紧贴铜基板2，将导热硅脂抹于IGBT器件1和铜基板2之间，可以降低IGBT器件1和铜基板2之间的热阻，采用铜基板2是基于铜基板2的导热系数高，单位面积上，通过热传导方式，传递热量效率更高；正是利用铜基板2的吸热性能好，将IGBT器件1的热量传到铜基板2上，减少IGBT器件1的温升急剧升高，可以有效的达到IGBT器件1的要求的温度范围内。
[0034]更具体的，铜基板2和铝翅片散热器3基板紧贴，通过螺丝可靠连接，铝翅片散热器3的散热性能好。
[0035]如图1所示，所述铜基板2上按照IGBT器件1的尺寸设置有多个第一安装孔。使得IGBT器件1能够更好的排布在铜基板上。所述散热器3上按照铜基板2的尺寸设置有多个第二安装孔。使得铜基板能够更好的排布在散热器上。节约空间且排布美观。
[0036]根据公式A＝Q
k
/(K
×△
t
m
)，其中，A—散热器的换热面积，Q
k
—IGBT器件1的散热功耗，
△
t
m
—平均对数温度，计算铝翅片散热器的换热面积，通过计算铝翅片散热器的面积，
选用基板厚度10mm，翅片厚度1mm，翅片高 80mm，长520mm*宽450mm的铝翅片换热器满足要求。
[0037]如图2所示，热管4镶嵌在铝翅片散热器的基板内，将IBGT器件1的热量充分的均摊在散热器3的基板上，由于热管4导热系数极高，热量可以以极低的热阻沿热管4传播，热管4又与散热器翅片相连，热量便可以更有效地通过整个散热器翅片散失到空气中。所以增加热管4后，由于热管4地换热系数高，可以有效地缓解温度地不均匀性，提高散热器地散热效率。
[0038]为了提高热管4设计的可行性，进行热管4仿真，在原始热管4工况下，散热器基板表面温度计算结果如下图3，图3原始热管4散热器方案温度计算结果；从云图分析，散热器表面最高温度107℃，从云图可以看出，散热器表面的均温性依旧很大，温差相差30℃，虽然加了热管4，但是均温性改善较小。
[0039]基于原始热管4方案进行优化，如图4所示，从以上对原始方案的仿真复现，散热器表面温度均温性是最根本的问题，如何均温是优化的关键问题，热管4部件是目前均温最好的措施之一，从原始热云图的复现看，4、5号 IGBT模块由于处于上风口，从而散热器表面温度始终最低，而处于下风口的 0、1、2号IGBT模块温度最高，0、1号IGBT模块较散热器整体布局偏置下风口的左下角位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT均热结构，其特征在于，包括IGBT器件(1)、铜基板(2)、散热器(3)和热管(4)；所述铜基板(2)设置在所述散热器(3)表面，所述IGBT器件(1)固定在所述铜基板(2)上；所述热管(4)镶嵌在散热器(3)的基板内；所述IGBT器件(1)与所述铜基板(2)之间设置有导热硅脂。2.根据权利要求1所述的一种IGBT均热结构，其特征在于，所述铜基板(2)紧贴在IGBT器件(1)底部，IGBT器件(1)通过螺丝和铜基板(2)连接。3.根据权利要求1所述的一种IGBT均热结构，其特征在于，所述的铜基板(2)和散热器(3)的基板表面紧贴，铜基板(2)通过螺丝和散热器(3)连接。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周彬彬，张新涛，余宗洋，靳钊钊，
申请(专利权)人：西安奇点能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：