本实用新型专利技术涉及一种功率半导体的串联电路装置和冷却水分配设备，串联电路装置具有冷却水分配设备并且包括在功率半导体上布置的、与后者导电连接的冷却罐，和至少两个冷却水分配管路，其中第一冷却水分配管路具有冷却水流入口并且第二冷却水分配管路具有冷却水流出口，其中冷却罐在冷却水分配管路之间关于冷却水流并联连接，为冷却罐分别设置在冷却水分配管路上的分支并且冷却罐分别经由连接管路与分支连接，其中在冷却水分配管路上在末端侧分别布置控制电极，其中，针对冷却罐的至少一部分，冷却水分配管路上的分支相对于各自的冷却罐的位置与至冷却水分配管路的几何上最短的可能的连接错开地布置，使得冷却罐和分支之间的电位差最小化。
Series circuit device and cooling water distribution device of power semiconductor
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率半导体的串联电路装置和冷却水分配设备
本技术涉及一种具有冷却水分配设备的功率半导体的串联电路装置以及一种冷却水分配设备。
技术介绍
在功率半导体的串联电路装置中，例如在所谓的高压直流电压传输换流器中使用冷却循环，其局部的电位分布通过控制电极匹配于直接环境中的电气部件的电压。实现这一点，以避免冷却水流过的由合成材料构成的管道和电气部件之间的局部放电。此外，以这种方式保持低的腐蚀电流，其由冷却水和金属的、与冷却水接触的装置部件之间的电位差引起。因为控制电极随着时间推移会被机械硬覆盖物所覆盖，该机械硬覆盖物会脱落并且堵塞冷却管路，所以在周期性的装置断开时必须清洁或者更换控制电极。传统的串联电路装置具有冷却水分配管路，其中，从冷却水流入口和冷却水流出口出发在两侧布置串联电路的子模块，并且冷却水流入口周围的区域出于结构原因通常不配备相应的功率半导体元件和冷却罐。为了控制这些子模块中的每一个中的电位，通常在每个子模块中从冷却水流入口或冷却水流出口两侧分别设置两个控制电极，其在两侧与第一冷却罐连接，使得在中间空间(即在流入口的区域中)的电位保持在分配器末端上的电位的平均值。因此，在传统的串联电路装置中，为每条冷却水分配管路分别设置四个控制电极，也就是关于每两条冷却水分配管路设置总共八个控制电极。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，减少功率半导体的串联电路装置中的控制电极的数量，并且由此节省针对维护费用的开销。上述技术问题通过具有本技术的特征的功率半导体的串联电路装置来解决。根据本技术的功率半导体的串联电路装置具有冷却水设备，其还包括在其上布置功率半导体的冷却罐。该冷却罐与功率半导体电气导电地连接，并且其用于该功率半导体的冷却，其中冷却剂、特别是冷却水被导流通过冷却罐。此外，冷却水分配设备包括至少两条冷却水分配管路，其中第一冷却水分配管路具有冷却水流入口并且第二冷却水分配管路具有冷却水流出口。冷却罐在冷却水分配管路之间关于冷却水流并联连接，并且为每个冷却罐在两个冷却水分配管路中的每一个上设置分支，经由该分支将连接管路引导至冷却罐。此外，在冷却水分配管路中在末端侧分别布置控制电极。因为每条冷却水分配管路具有两个末端，所以为每个分配管路设置两个控制电极。本技术的特征在于，针对冷却罐的至少一部分，冷却水分配管路上的分支相对于各自的冷却罐的位置与至冷却水分配管路的几何上最短的可能的连接错开地布置，使得冷却罐和分支之间的电位差最小化。相对于现有技术，根据本技术所描述的串联电路装置针对每条冷却水分配管路仅具有两个控制电极。相对于现有技术，针对每个串联电路装置，控制电极的数量减半，由此还显著降低了维护和维持控制电极的开销和成本。在本技术的一种实施方式中，冷却水流入口和冷却水流出口关于控制电极被中间地布置在冷却水分配管路上。在该实施方式中，冷却罐的在冷却水分配管路上的分支关于各自的冷却罐在冷却水流入口或者冷却水流出口的方向上错开地布置。在此，将第一冷却罐的第一分支直接安装在冷却水流入口的区域中是合适的，因为在该位置上设置两个中间的冷却罐的电位。特别有利的是，冷却水分配管路由于所描述的从连接管路至冷却罐的错开地安装的分支的布置没有其他控制电极，除了在分配管路末端安装的那些。冷却水流入口和至各个冷却罐的分支之间的合适的距离可以由如下关系式确定：n(L0/nmax+L1)在此，距离L0是冷却水流入口和第一冷却罐之间的距离，距离L1表示所有其他冷却罐彼此之间的恒定距离，数字n是冷却罐的连续的数量，其中第一冷却罐以0开始，并且nmax表示冷却水流入口和在末端侧布置的控制电极之间的半导体的总数量。通过该公式确定离散值，其基于根据现有技术的值L0和L1的导数和冷却罐的数量。该值对于靠近实际上的最优的分支点是合适的。当末端侧的控制电极与冷却水流入口之间的距离(对应于现有技术中的距离nmax*L1+L0)被分为具有相同长度的nmax段时，则基本上达到相同的作用。然后，在该点的附近通过测量确定最优的电位基本上是合适的。基本上，预设的值基于测量值并且相应地具有+/-5％的偏差，使得相应的分支位于围绕确定的值的提到的区间中。附图说明参考下面的附图更详细地描述本技术的另外的实施方式和另外的特征。在此，这仅是不代表保护范围的限制的示例性的实施方式。在此，对于具有相同标记的特征在其他实施方式中使用相同的附图标记。在此附图中：图1示出了根据现有技术的串联电路装置，图2示出了具有冷却水设备的功率半导体的串联电路装置，冷却水设备具有冷却水管路和冷却罐之间的相对于现有技术改变的分支/连接，图3示出了冷却水分配设备中的电位走向的图示。具体实施方式图1示出了功率半导体的传统的串联电路装置。在此，这是针对高压直流电压传输装置(装置)的晶闸管电路。在此设置冷却水分配管路8和9，其中，分配管路8具有冷却水流入口18，并且分配管路9具有冷却水流出口20。冷却罐6关于冷却水流10在冷却水分配设备2中并联连接。冷却罐6又与功率半导体4电气导电地串联连接。在冷却水分配管路8和9的各自的末端设置控制电极16。控制电极16用于防止相应的管道、特别是冷却水分配管路8和9之间的以及连接管路14'和冷却罐6之间的局部放电。此外，控制电极还用于保持尽可能低的腐蚀损坏，腐蚀损坏可以通过冷却水与金属的装置部件(例如冷却罐6的铝)之间的电位差出现。此外，在现有技术中，除了末端侧的控制电极16还设置中间控制电极16'，其优选地布置在从冷却水分配管路8、9至各个第一冷却罐7的分支上。在冷却水循环中如下进行电位设置：在末端侧的控制电极16上呈现最大和最小的电位，在中间控制电极16'上呈现这些电位的平均值。因此，中间电极16'之间的全部区域同样地处于该电位平均值。现有技术示出了该描述的实施方式。在图2中描述的具有冷却设备的串联电路装置在很大程度上类似于根据图1的装置和现有技术构建，但是其具有两个主要的区别。一方面，弃用中间控制电极16'，因此在此描述的装置仅具有末端侧的控制电极16。此外，分支12和至冷却罐6的相关的连接管路14相对于各自的冷却罐6的位置被部分错开地布置。参考几何上的最短可能的连接14'可以看到错开，这些连接示例性地并且没有完全地在图示中用虚线描绘出至相关的冷却罐6的连接。该措施，也就是在冷却水分配管路8和9上的分支12的错开，导致各自的冷却罐6或7和冷却水分配管路上的分支点之间的连接软管中的电位差最小化或者消失。为此，针对第一冷却罐7的分支13直接安装在冷却水流入口的区域中是合适的，在此存在电位平均值，如还进一步在图3的解释中所示的。现在，其他分支12之间的距离直至末端侧的控制电极16被等距地实施，并且在那里同样安装的分支连接到最后的冷却罐nmax。分支12之间的这种相等的距离以关系式L0/nmax+L1确定。在此，长度L0是第一冷却罐7与冷却水分配管路8和9的想象的中垂线(配有附图标记25)之间的距离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率半导体(4)的串联电路装置，具有冷却水分配设备(2)，所述串联电路装置包括在功率半导体(4)上布置的冷却罐(6)，所述冷却罐与功率半导体(4)电气导电地连接，以及包括至少两个冷却水分配管路(8，9)，其中第一冷却水分配管路(8)具有冷却水流入口(18)并且第二冷却水分配管路具有冷却水流出口(20)，并且其中冷却罐(6)在冷却水分配管路(8，9)之间关于冷却水流(10)并联连接，并且为冷却罐(6)分别设置在冷却水分配管路(8，9)上的分支(12)并且冷却罐(6)分别经由连接管路(14)与分支(12)连接，其中还在冷却水分配管路(8，9)上在末端侧分别布置控制电极(16)，其特征在于，针对冷却罐(6)的至少一部分，冷却水分配管路(8，9)上的分支相对于各自的冷却罐(6)的位置与至冷却水分配管路(8，9)的几何上最短的可能的连接(22)错开地布置，使得冷却罐和分支之间的电位差(AU)最小化。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20160204 DE 102016201679.2;20160223 DE 102016202741.一种功率半导体(4)的串联电路装置，具有冷却水分配设备(2)，所述串联电路装置包括在功率半导体(4)上布置的冷却罐(6)，所述冷却罐与功率半导体(4)电气导电地连接，以及包括至少两个冷却水分配管路(8，9)，其中第一冷却水分配管路(8)具有冷却水流入口(18)并且第二冷却水分配管路具有冷却水流出口(20)，并且其中冷却罐(6)在冷却水分配管路(8，9)之间关于冷却水流(10)并联连接，并且为冷却罐(6)分别设置在冷却水分配管路(8，9)上的分支(12)并且冷却罐(6)分别经由连接管路(14)与分支(12)连接，其中还在冷却水分配管路(8，9)上在末端侧分别布置控制电极(16)，其特征在于，针对冷却罐(6)的至少一部分，冷却水分配管路(8，9)上的分支相对于各自的冷却罐(6)的位置与至冷却水分配管路(8，9)的几何上最短的可能的连接(22)错开地布置，使得冷却罐和分支之间的电位差(AU)最小化。
【专利技术属性】
技术研发人员：K本克特，J霍尔韦格，H兰德斯，A莱奥尼德，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE
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