Силовой полупроводниковый блок с принудительным испарительным охлаждением

 

Область использования: изобретение относится v электротехнике, а именно к полупроводниковой преобразовательной технике, и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии. Сущность изобретения: с целью повышения нагрузочной способности силового полупроводникового блока с принудительным испарительным охлаждением за счет всех силовых полупроводниковых приборов с одинаковой нагрузочной способность силовой полуповодниковый блок с принудительным испарительным охлаждением содержит силовые бескорпусные полупроводниковые приборы, расположенные между сребренными теплоотводами и размещенные в несущем герметичном корпусе, выполненном из высокотеплопроводного материала и заполненном движущимся (текущим ) промежуточным хладагентом (теплоносителем ). Внутри герметичного корпуса вдоль полупроводниковых приборов расположен внутренний сребренный теплообменник . Снаружи, на внешней поверхности герметичного корпуса, расположен внешний сребренный теплообменник также вдоль полупроводниковых приборов; внешний теплообменник охлаждается конечным хладагентом. Герметичный корпус имеет входной и выходной патрубки для подачи промежуточного хладагента (теплоносителя ). Внутренний и внешний сребренные теплообменники имеют размеры и количество ребер, температуру и расход промежуточного и конечного хладагентов для выполнения условия Рвнешм. о/ /.с Bhyip/.- внешн (AV):Fop /гор авнршн/«внутр, где P(AV) - мощность тепловых потерь одного силового полупроводникового прибора, Вт; - количество тепла, которое способен отнести внутренний теплообменник от промежуточного теплоносителя, Вт; ртвнешн - количество тепла, которое способен внешний теплообменник передать конечному хладагенту, Вт; п - количество силовых полупроводниковых приборов; Р0рвнутр - площадь поверхности сребренного внутреннего теплообменника м ; Р0рвнешн - площадь поверхности внешнего сребренного теплообменника , м2; Овнутр - коэффициент теплоотдачи от промежуточного хладагента к поверхности внутреннего сребренного теплообменника, Вт/м2 °С; «внешн - коэффициент теплоотдачи от поверхности внешнего сребренного теплообменника к конечному хладагенту, Вт/м2 °С 1 з п ф-лы, 2 ил. 00 ю N о 00 Ю

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВПИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"M ф о

ОО Э (21) 4935420/21 (22) 12.05,91 (46) 30,06.93. Бюл. М 24 (71) Мордовский государственный университет им. Н,П.Огарева (72) В,М.Каликанов (56) ТУ 18-729, 111-81, Охладители воздушных систем охлаждения.

Заявка ФРГ

М 1614521, кл. Н 05 К 7/20, Н 01 (23/34, ОСТ 17.03,1975. (54) СИЛОВОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ

БЛОК С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ИСПАРИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ (5i) Область использования: изобретение относится Y электротехнике, а именно к полупроводниковой преобразовательной технике, и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии. Сущность изобретения: с целью повышения нагрузочной способности силового полупроводникового блока с принудительным испарительным охлаждением за счет всех силовых полупроводниковых приборов с одинаковой нагрузочной способность силовой полуповодниковый блок с принудительным испарительным охлаждением содержит силовые бескорпусные полупроводниковые приборы, расположенные между оребренными теплоотводами и размещенные в несущем герметичном корпусе, выполненном из высокотеплопроводного материала и заполненном движущимся (текущим) промежуточным хладагентом (теплоносителем). Внутри герметичного корпуса вдоль полупроводниковых приборов распо„„5Q„„1824682 А1 (з!)5 Н 05 К 7/20, Н 01 (23/34 ложен внутренний оребренный теплообменник. Снаружи, на внешней поверхности герметичного корпуса. расположен внешний оребренный теплообменник также вдоль полупроводниковых приборов; внешний теплообменник охлаждается конечным хладагентом. Герметичный корпус имеет входной и выходной патрубки для подачи промежуточного хладагента (теплоносителя). Внутренний и внешний оребренные теплообменники имеют размеры и количество ребер, температуру и расход промежуточного и конечного хладагентов для выполнения услттвия Р "" Р

=-Р e»eu» п Р т — П (А1/): внутР/ еневн ор i r>p

=аенешн/авнутр, где Р(АЧ) — мощность -:епловых потерь одного силового полупроводникового прибора, Вт; Р, "" Р— количество тепла, которое способен отнести внутренний теплообменник от промежуточного теплоносителя, Вт; PTe" " — количество тепла, которое способен внешний теплообменник передать конечному хладагенту, Вт; и — количество силовых полупроводниковых приборов; Fop " — площадь поверхности оребоенного внутреннего теплообменника м; Fep " ш" — площадь поверхности внешнего оребренного теплообменника, м; ацнутр коэффициент

2. теплоотдачи от промежуточного хладагента к поверхности внутреннего оребренного теплообменника, Вт/м С; а

2 . о коэффициент теплоотдачи от поверхности внешнего оребренного теплообменникэ к конечному хладагенту, Вт/м С. 1 з и. ф-лы, 2 ил.

1824682 р "утр . Р А или с другой стороны:

Рвнутр (Р внyòp). Р ®

55 внутр

Ран в внвшн Хв утр ор

Изобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковой преобразовательной технике, и может быть использовзно в статических преобразователях электрической энергии.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности силового полупроводникового блока с принудительным испарительным охлаждением за счет эксплуатации всех силовых полупроводниковых приборов с одинаковой нагрузочной способностью, Изобретение поясняется фиг.1 и фиг,2.

Силовые бескорпусные полупроводниковые приборы 1, расположенные между оребренными теплоотводами 2, размещены в несущем герметичном корпусе 3, выполненном иэ высокотеплопроводного материала и заполненном движущимся (текущим) промежуточным хладагентом (теплоносителем) (ПТ) 4. Внутри герметичного корпуса, вдоль всех полупроводниковых приборов расположен внутренний оребренный теплообменник 5. Снаружи на внешней поверхности герметичного корпуса расположен внешний оребренный теплообменник 6 также вдоль всех полупроводниковых приборов; внешний теплообменник охлаждается, конечным хладагентом (КХ).

Герметичный корпус имеет входной 7 и выходной 8 патрубки для подачи промежуточного хладагента (тег лоносителя).

Внутренний и внешний орабренные теплообменники имеют размеры и коли ество ребер, температуру и расход промежуточного и конечного хлэдагентов для выполнения условия р "óy p = р i " )n.р,, ) где P(Ag — мощность тепловых потерь одного силового полупроводникового прибора, Вт;

PT8" — количество тепла, которое способен отвести внутренний теплообменник от промежуточного теплоносителя, Вт;

Pт " " — количество тепла, которое способен внешний теплообменник передать конечному хладагенту, Вт; и — количество силовых полупроводниковых приборов;

Foð — площадь поверхности оребренного внутреннего телпообменника, м;

Гор- " — площадь поверхности внешнего оребренного теплообменникэ, м;

2. сгв тутр — коэффициент теплоотдэчи от промежуточного хлэдагентэ к поверхности

30 внутреннего оребренного теплообменника, Вт), 2 ствнвшн — коэффициент теплоотдачи от поверхности внешнего оребренного теплообменника к конечному хладагенту, Вт! 2 С, Устройство работает следующим образом.

При прохождении тока через бескорпусные силовые полупроводниковые приборы 1 в них выделяется мощность тепловых потерь, которая передается оребренным теплоотводам 2, которые находятся в герметичном корпусе 3. Промежуточный хладагент (теплоноситель) 4 в процессе принудительного течения внутри корпуса блока омывает оребренный теплоотвод первого бескорпусного прибора, имея при этом начальную (входную) температуру. Мощность тепловых потерь первого прибора передается при этом промежуточному хладагенту (теплоносителю), например фреону 113, за счет конвективного теплообмена или теплообменом кипения, хладагент нагревается.

Далее нагретый хладагент достигает части внутреннего оребренного теплообменника

5, которая расположена напротив первого прибора с оребренным теплоотводом. При выполнении условия: где (P "y P) — количество тепла, которое отводится частью внутреннего теплообменника, расположенной напротив одного полупроводникового.прибора с оребренным теплоотводом, Вт, Промежуточный теплоноситель охлаждается (в случае кипения — конденсируется) до начальной температуры. Далее охлажденный промежуточный хладагент (теплоноситель) достигает второго бескорпусного прибора и процесс повторяется. Тепловые потери от внутреннего теплообменника передаются через стенку герметичного корпуса, выполненного для улучшения втой передачи из высокотеплопроводного материала, например из меди. к внешнему оребренному теплообменнику 6, который охлаждается конечным хлэдагентом, например, обдувается воздухом. Подача промежу- . точного хладэгента внутрь герметичного корпуса осуществляется через входной патрубок 7; иэ корпуса хлэдагент вытекает че1824682

/77 рез выходной патрубок 8, Течение промежуточного хладагента внутри корпуса осуществляется с помощью внешнего насоса.

Использование данного изобретения в статических преобразователях электрической энергии с принудительным испарительным охлаждением позволит повысить общую нагрузочную способность силового полупроводникового блока за счет эксплуатации всех силовых приборов с одинаковой максимальной способностью, Это приведет к снижению общих массогабаритных показателей, к снижению материалоемкости агрегатов с принудительным испарительным охлаждением, Формула изобретения

1. Силовой полупроводниковый блок с принудительным испарительным охлаждением, содержащий несущий герметичный корпус с патрубками для принудительной подачи промежуточного хладагента и бескорпусные силовые полупроводниковые приборы таблеточного типа в сборе с оребренными теплоотводами, расположенными в корпусе вдоль горизонтальной геометрической оси корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности, он снабжен внутренним оре6ренным теплообменником, расположенным внутри герметичного корпуса вдоль полупроводниковых приборов, омываемым промежуточным хлада ентом, и внешним оребренным теплообменником, расположенным на внешней поверхности герметичного корпуса вдоль полупроводниковых приборов, омываемым конечным хладагентом, 2, Блокпоп.1, отлича ющийс я тем, что оребренные теплообменники имеют

5 размеры и количество ребер, температуру и расход промежуточного и конечного хладагентов для выполнения условий: р внутр р енешн .Р

НеенНеН днешн

ЯЯД .нюренеОзн енуер ор <д р е где Р(дч) — мощность тепловых потерь одного силового полупроводникового прибора, Вт;

Рт "УеР— количество тепла, которое способен отвести внутренний теплообменник от промежуточного хладагента, Вт;

Рт " " — количество тепла, которое способен внешний теплообменник передать конечному хладагенту, Вт;

n — количество силовых полупроводни ковых приборов;

25 Рор " — площадь поверхности оребренного внутреннего теплообменника„м;

Fops" " — площадь поверхности внешнего оребренного теплообменника, м; а утр — коэффициент теплоотдачи от промежуточного хладагента к поверхности внутреннего оребренного теплообменника.

Вт/м С; а и — коэффициент теплоотдачи от поверхности внешнего оребренного тепЗ5 лообменника к конечному хладагенту.

Вт/м С, 1824682 Составитель В.Каликанов

Техред M.Ìoðãåíòýë Корректор Л. Обручар

Редактор Л. Павлова

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

Заказ 2228 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35. Раушская нэб.. 4/5