功率晶闸管单元冷却系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及热技术、设备和半导体装置，用于电控制和调节、动力工程和通过使用 电来加热，用于加热液体（例如水）、蒸气产生、电能直接转变成热量。具体地，本发明用于 控制和调节的电功率半导体装置的液体冷却，特别是用于冷却半导体晶闽管。该可W应用 于热水加热的控制和调节系统中、液体的自调节加热器中、独立的加热和热水供给系统中、 移动加热和热水供给系统中。另外，它可W用作用于多种电功率半导体装置的液体冷却的 装置，从而高效保证用于控制和调节部件的预设操作模式。
【背景技术】
[0002] 已经公知在可用于控制和调节系统中的电功率控制部件（诸如半导体晶闽管和 双向晶闽管（symistors))处耗散大量的热量。由于该些装置的操作原理化及该些装置使 用的较大的电流和电压而导致损失，例如在电热加热状态中，特别是在水加热电极锅炉中。 同时还公知半导体装置（包括晶闽管和双向晶闽管）对于过热非常敏感，并且需要高效的 冷却系统。该由于它们在控制和调节系统中使用的特殊特性而加剧，该控制和调节系统使 用它们作为AC控制晶体管。另外，它们在被较大电流通过的情况下（该恰好是它们经受较 大热能释放的原因，必须消除）受到可调节电压降重新分配的影响。
[0003] 所提出的发明用于电水加热锅炉的控制和调节系统，不过，它还可W通常用作任 何功率半导体装置的液体冷却系统的部件。
[0004] 作为用于关键问题的解决方案，最高效的是功率半导体装置的液体冷却，特别是 在电水加热锅炉的系统中，该电水加热锅炉已经有液体流的循环功能的特征。使用该种液 体流来用于控制和调节元件的强制冷却将相当方便和有前途。
[0005] 公知冷却系统的普通缺点可W包括用于供给冷却液体的主冷却部件的几何设计 对称性、晶闽管的几何对称性W及在散热表面处的双向晶闽管分布。由于保证该种对称而 需要的整个制备和部件的较高精度处理，该在很大程度上降低了产品的可制造性，并使得 装置总体复杂。实际上用于冷却功率半导体装置的全部公知装置都必须使得横向和纵向截 面的内部冷却回路与外部冷却回路精确对齐。除去上述缺点，还容易导致W下较差特征；阻 止用于冷却装置的安装点被定制成考虑能够选择最高效放热。在该些方面，公知装置并没 有利用所有可用选择来通过调节流通式冷却元件的所有内部形状来提高散热效率。当受到 机械、化学腐蚀和对称破坏的热因素的永久性影响时，该些原因使得公知装置由于装配不 精确和较差的维护可靠性而不可靠。同时，该种对称性是无用的，并不影响装置操作，且在 任何与保持对称相关联的生产成本方面并不合适。该也使得公知装置的可修理性变差，因 为任何修理都可能影响对称性。另外，用于要冷却的半导体元件的安装对称性W及冷却液 体槽道和管路的内部截面的设计对称性的类型使得对流条件变差，因此使得放热变差。该 可W解释考虑到散热效率优化而不能将功率半导体元件安装至加强放热点中和不能灵活 地调节散热部件的截面内部形状。
[0006] 公知装置可W分类成W下组：
[0007] 第一组。两侧吸热。
[0008]a)有用于半导体装置冷却的公知系统，包括两侧吸热的晶闽管W及它在产热系统 中的再利用。不使用液体的系统只用于低能量半导体装置散发的低能量。例如，已知W下 系统：
[0009] 在半导体装置另一侧额外放热，热量在主散热器处回收，因此提供了两侧放 热。EP2178117(Al)-2010-04-21也相同-具有两侧冷却的功率半导体模块。还有， US2003122242 (A1) -2003-07-03,具有附接在导热基体巧上的集成散热器的半导体封装件， US2007108594 (A1) -2007-05-17 半导体装置，KR20120057330 (A) -2012-06-05-半导体巧片 封装件。
[0010]W02012143784(A2)-2012-10-26-半导体装置和它的制造方法-晶闽管晶体的两 侧冷却。
[0011] EP0046825(A1)-1982-03-10-制造夹持在冷却部件之间的电元件组件的方法W及 通过该种方法制造的组件-晶闽管被紧密弹性按压在冷却元件上，W便降低热阻。
[0012] 半导体装置的晶体的两侧放热的平行和对称阵列，它的单元弹性压缩。
[001引 b)液体冷却是最有利的方式，W便直接管理在电路中的高电压和电流。另外，在该 种控制用于液体加热和冷却的目的的情况下，例如在水加热电锅炉中，使用液体流来冷却 大容量晶闽管是最好也是最简单的方式。RU2184998(C2)-2002-07-10晶片晶闽管单元-主 冷却槽道设计为扁平管的两侧水流冷却。该实例的缺点是设计的较差机械可靠性。主扁平 管路的截面对称，该是要精确遵循的，因此该降低了装置的可制造性，使得它复杂，并增加 了它的生产成本。
[0014]C)通过空气冷却来增强的液体冷却的组合，通过运行液体流的能量使得能够进行 其驱动。EP0582217 (A1) -1994-02-09-液体冷却电流整流器模块，具有由冷却剂累-由运行 的液体流驱动的额外通风道的风扇-产生的冷却剂流。
[0015] 或者反之亦然，W02004031588 (A1) -2004-04-15-用于从要冷却的部件中除去热量 的结构和方法-累的冷却使得用于晶闽管冷却的液流运动。
[0016] 第二组。通过受控冷却液体流的组合来冷却的晶闽管。
[0017]a)DE4112677 (A1)-1992-10-22-流体冷却电阻器，特别用于GT0-晶闽管开关-包 括由在电阻器元件的整个表面上的逆液体流来冷却（平行水冷）的同轴管。冷却导管的精 确平行和直角布置导致它的缺点。
[0018]EP0099092B1-1984-01-25-串-并流冷却装置一并-并晶闽管冷却，通过它们的连 续组布置和由冷却剂流同时关联各组。
[0019]US4023616 (A) 1977-05-17-晶闽管冷却结构-晶闽管的直接液体流冷却的连续并 行模块，晶闽管按压向散热器端部。
[0020] US5043797(A)-1990-04-03-用于晶闽管堆的冷却集管连接-分组成列的晶闽管 液体冷却部件交替。
[0021]US2009284922(Al)-2009-ll-19-具有冷却效果高功率晶闽管模块-通过充满在 换热器和晶闽管之间的空间内的中间油来直接液体流冷却的系统。
[0022] US4475152 (A) -1984-10-02-水冷高电压装置-当冷却液体供给管截面选择为提 供最佳液体流速时连续并行晶闽管冷却。
[0023]FR2715773(Al)-1995-08-04固定在电车辆的基部上的用于电子功率部件的液体 冷却装置-液体冷却管的连续并行系统。
[0024]CN1688086A-2005-10-26-用于可控串联补偿晶闽管阀的机械安装结构-液体冷 却晶闽管管道的平行和直角布置。
[00巧]CN201156539(Y)-2008-11-26-用于DC电力输送晶闽管转换器阀部件的散热器；CN201450002扣)-2010-05-05-用于高压直流输送晶闽管转换器阀部件的散热器-用于晶 闽管的液体冷却的单元，导管为直角和平行的。
[0026]b)KR20050034526(A)-2005-04-14-液体冷却套-直接液体流冷却盘导管平行地 布置。
[0027]CN201655786(U)-2010-11-24-用于高功率晶闽管的水冷散 热器；CN101984507(A)-2011-03-09-用于晶闽管的新型水冷散热器， CN201229939(Y)-2009-04-29-整体水冷散热晶闽管的陶瓷壳体-阿基米德螺旋类型液体 散热器，它们的内部截面重复外部截面。
[0028]CN101308826(A)-2008-11-19新型集成水冷晶闽管陶瓷壳体-布置成完全对称的 圆形体腔的圆形陶瓷壳体。
[0029]c)KR200462248(Yl)-2012-09-04-水对齐器-液体冷却柱形模块，它的冷却目标 安装在柱形壳体内。
[0030]KR20080053550 (A) -2008-06-16用于燃料电池车辆的制动器电阻器-柱形圆形直 接液体流冷却器，它的空腔在它的壳体内等间距，且它的出口和进口管子与壳体外表面成 直角。
[0031] 第=组。板平面液体冷却散热器。
[003引US4142231 (A)-1979-02-27-高电流低电压液体冷却开关调节器DC电源-晶闽管 安装在液体冷却平面空屯、板上。
[0033]US2009057882(A1)扣57834448)-2009-03-05具有两侧冷却的流体冷却功率半导 体模块-从平面空屯、板内冷却，它的晶闽管布置于其中。
[0034]KR20060051066(A