功率器件冷却模组及高压变频器制造技术

本实用新型专利技术提供一种功率器件冷却模组及高压变频器，涉及电气设备绝缘冷却领域；该功率器件冷却模组包括：冷却板和至少一组绝缘模块；绝缘模块包括绝缘主体和功率器件，绝缘主体具有容纳腔，功率器件设置于容纳腔内，绝缘主体的底端与冷却板的换热面抵接。上述结构中，利用冷却板换热功能进行对绝缘模块内的功率器件进行冷却；同时，功率器件设置于较封闭的绝缘主体的容纳腔中，无需使用大块厚重的绝缘板，保证了绝缘性能的同时，还提升了功率器件与冷却板之间的换热效率；由于功率器件位于容纳腔中，处于相对密封环境，与冷却水隔离，所以无需使用去离子水，直接使用普通水体在保证绝缘的同时，降低了冷却成本。

Power device cooling module and high voltage inverter

The utility model provides a power device cooling module and a high-voltage frequency converter, which relates to the field of insulation cooling of electrical equipment; the power device cooling module includes: a cooling plate and at least a group of insulation modules; the insulation module includes an insulation body and a power device, the insulation body has a holding cavity, the power device is arranged in the holding cavity, and the bottom end of the insulation body is against the heat exchange surface of the cooling plate Answer. In the above structure, the cooling plate heat exchange function is used to cool the power devices in the insulation module; at the same time, the power devices are set in the accommodation cavity of the more closed insulation body, without the use of large and heavy insulation plates, which ensures the insulation performance and improves the heat exchange efficiency between the power devices and the cooling plate; because the power devices are located in the accommodation cavity, they are in the Compared with sealed environment, it is isolated from cooling water, so it is unnecessary to use deionized water. Using ordinary water directly can ensure insulation and reduce cooling cost.

【技术实现步骤摘要】
功率器件冷却模组及高压变频器
本技术涉及电气设备绝缘冷却领域，具体涉及一种功率器件冷却模组及高压变频器。
技术介绍
随着社会发展，科学的进步，硅晶闸管的问世标志着电力电子技术的诞生，其先后历经了整流器时代、逆变器世代和变频器时代。而其中的功率MOSFET(Metal－Oxide－SemiconductorField－EffectTransistor金属－氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor绝缘栅双极型晶体管)、IGCT(IntegratedGateCommutatedThyristors集成门极换流晶闸管)等为代表的集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件(简称功率器件)的工程应用，促进了电力电子技术在家用、商用、工业、交通运输、电力系统、航空航天和通讯等诸多领域的应用；同时其广泛的应用前景又促进了电力电子技术日新月异的飞速发展。现在市场上主流的6kV和10kV高压变频器均采用级联结构，一般采用1700V或3300V的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)级联后输出6kV或10kV的形式。其中IGBT(绝缘栅双极型晶体管)在工作过程中有较大的损耗，产生大量的热量，使其温度升高，因此为保证其安全工作，需要对其进行冷却处理。由于高压功率器件的电压较高，所以在安装排布散热设备时需要考虑功率器件与散热装置之间的电气间隙和爬电距离。现有技术中一般采用板厚较厚的绝缘板对功率器件进行承托，拉高功率器件与冷却装置之间的距离，来保证冷却设备与功率器件之间的绝缘满足要求；而大块厚重的绝缘板与冷却装置以及功率器件连接费时，操作繁琐，安装不方便；同时换热管道中的冷却水需要使用去离子水，来防止冷却设备泄漏导致短路危险。因此现有技术中存在因绝缘板厚度较大导致的传热效率较低，对功率组件冷却效果不佳的问题；大块绝缘板安装费时，操作繁琐，安装不方便；同时冷却水选用去离子水，导致的冷却成本较高的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种功率器件冷却模组及高压变频器，以缓解现有技术中存在的使用厚大的绝缘板导致对功率组件冷却效果不佳；安装操作繁琐，不方便；以及选用去离子水进行冷却，导致的冷却成本较高的问题。根据本技术，提供一种功率器件冷却模组，包括：冷却板和至少一组绝缘模块；绝缘模块包括绝缘主体和功率器件，绝缘主体具有容纳腔，功率器件设置于容纳腔内，绝缘主体的底端与冷却板的换热面抵接。上述结构中，利用冷却板换热功能进行对绝缘模块内的功率器件进行冷却；同时，功率器件设置于较封闭的绝缘主体的容纳腔中，无需使用大块厚重的绝缘板，保证了绝缘性能的同时，还提升了功率器件与冷却板之间的换热效率；由于功率器件位于容纳腔中，处于相对密封环境，与冷却水隔离，所以无需使用去离子水，直接使用普通水体在保证绝缘的同时，降低了冷却成本。进一步地，冷却板包括换热板体和换热管道；换热管道嵌设于换热板体中。上述结构中，换热管道嵌设于换热板体中，有助于换热管道与换热板体之间的传热，扩大冷却板与绝缘模块之间的换热面积，提高冷却效果。进一步地，换热管道为迂回曲线型管道。采用迂回曲线型管道作为换热管道，相较于直线型管道，增加了换热管道与换热板体之间的换热面积，提高了换热效率，有利于对绝缘模块进行散热冷却。进一步地，换热管道具有液体入口和液体出口，液体入口与冷水源连接，液体出口与回收装置连接。冷却水源为冷却板提供了冷却液，冷却液在换热管道中流通，完成绝缘模块与冷却液之间的热量交换，使得绝缘模块冷却；而回收装置能够回收完成热量交换的冷却液。进一步地，换热板体表面开设用于容置换热管道的槽体。槽体开设于换热板体表面，换热管道嵌设于槽体中，使得换热管道在于换热板体充分接触换热的同时还能够与绝缘模块直接接触换热，提高换热效率。进一步地，绝缘主体包括绝缘底板和绝缘外壳，绝缘底板与绝缘外壳连接，并围设成容纳腔，绝缘底板与换热板体抵接。绝缘主体设置成分体结构便于功率器件的安装；功率器件设置于相对较封闭容纳腔中有利于加大功率器件与冷却板之间的爬电距离，保证绝缘模块的绝缘性能。进一步地，绝缘外壳底部具有安装槽，绝缘底板嵌设于安装槽中并通过螺栓连接，且绝缘底板的底面凸出于安装槽。上述结构使得绝缘底板与绝缘外壳连接更紧密，有助于防尘防水，增加绝缘性能；同时绝缘底板的底面略凸出于安装槽，保证绝缘底板能够与冷却板完整贴合，有助于功率器件散热。进一步地，换热板体上开设有第一螺纹孔，绝缘外壳上开设有第一通孔，螺栓穿过第一通孔与第一螺纹孔螺纹连接。通过螺栓连接，连接结构稳定可靠，且方便拆卸维护。进一步地，绝缘底板采用氮化铝陶瓷材料制作。该材料具有良好的绝缘性能和机械性能，还具有良好的导热性能，便于功率器件散热。根据本技术，提供一种高压变频器，包括上述的功率器件冷却模组。与现有技术相比，本技术提供的功率器件冷却模组所具有的技术优势为：本技术提供的一种功率器件冷却模组，包括：冷却板和至少一组绝缘模块；绝缘模块包括绝缘主体和功率器件，绝缘主体具有容纳腔，功率器件设置于容纳腔内，绝缘主体的底端与冷却板的换热面抵接。绝缘模块安装于冷却板上，便于冷却板与绝缘模块之间进行换热，使绝缘模块冷却，从而使绝缘模块中的功率器件冷却；功率器件设置于绝缘主体的容纳腔中，与厚重的绝缘板相比，绝缘主体的底板与侧板围成的容纳腔使功率器件处于相对封闭的绝缘空间，提高了功率模块相对于冷却板的绝缘性能，无需选用厚重的绝缘底板也可以满足了功率器件相对于冷却板的绝缘要求，而相对于厚重绝缘板，较薄的底板提高了功率器件与冷却板之间的传热效率；采用绝缘模块的形式，直接将绝缘模块与冷却板进行安装连接，与现有技术中需要安装大块厚重的绝缘板相比，安装简单，操作省时省力；同时，功率器件位于相对较封闭的容纳腔内，与冷却板之间绝缘性能良好，无需担心冷却液泄漏导致的短路等危险，因此冷却液可直接选用普通水体，节省冷却成本。本技术提供的高压变频器，包括上述功率器件冷却模组，由此，高压变频器的优势包括功率器件冷却模组的优势，不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的功率器件冷却模组的结构示意图；图2为本技术实施例提供的功率器件冷却模组的爆炸结构示意图；图3为本技术实施例提供的冷却板的爆炸结构示意图；图4为本技术实施例提供的绝缘主体的爆炸结构示意图。图标：100－绝缘模块；110－绝缘主体；111－绝缘外壳；1111－第二螺纹孔；1112－第一通孔；1113－安装槽；112－绝缘底板；1121－第二通孔；113－容纳腔；120－功率器件；200－冷却板；210－换热板体；211－第一螺纹孔；212－槽体；220－换热管道；221－液体入口；222－液体出口。具体实施方式下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率器件冷却模组，其特征在于，包括冷却板(200)和至少一组绝缘模块(100)；所述绝缘模块(100)包括绝缘主体(110)和功率器件(120)，所述绝缘主体(110)具有容纳腔(113)，所述功率器件(120)设置于所述容纳腔(113)内，所述绝缘主体(110)的底端与所述冷却板(200)的换热面抵接。

【技术特征摘要】
1.一种功率器件冷却模组，其特征在于，包括冷却板(200)和至少一组绝缘模块(100)；所述绝缘模块(100)包括绝缘主体(110)和功率器件(120)，所述绝缘主体(110)具有容纳腔(113)，所述功率器件(120)设置于所述容纳腔(113)内，所述绝缘主体(110)的底端与所述冷却板(200)的换热面抵接。2.根据权利要求1所述的功率器件冷却模组，其特征在于，所述冷却板(200)包括换热板体(210)和换热管道(220)；所述换热管道(220)嵌设于所述换热板体(210)中。3.根据权利要求2所述的功率器件冷却模组，其特征在于，所述换热管道(220)为迂回曲线型管道。4.根据权利要求2所述的功率器件冷却模组，其特征在于，所述换热管道(220)具有液体入口(221)和液体出口(222)，所述液体入口(221)与冷水源连接，所述液体出口(222)与回收装置连接。5.根据权利要求2所述的功率器件冷却模组，其特征在于，所述换热板体(210)表面开设用于容置所述换热管道(220)的槽体(212...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鸿波，刘锡安，
申请(专利权)人：青岛中加特变频电机有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37