一種相變散熱器、功率組件及集中式光伏逆變器功率單元裝置制造方法及圖紙

本技術公開了一種相變散熱器、功率組件及功率單元裝置，屬于電力電子技術領域，相變散熱器包括基板，所述基板內設置有散熱管路，部分的散熱管路內設置有相變材料，所述基板一側設置有多個散熱翅片；功率組件包括ANPC拓撲結構、驅動板、溫度繼電器、復合母排和相變散熱器，ANPC拓撲結構、驅動板和溫度繼電器均設在相變散熱器上，驅動板用于ANPC拓撲結構，溫度繼電器用于檢測相變散熱器的溫度，復合母排與驅動板相連；集中式光伏逆變器功率單元裝置包括單元機架，單元機架上設功率組件和單元控制板，功率組件與放電電阻、吸收電容、電容器、第二復合母排和交流輸出排相連，單元控制板用于控制功率組件。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于電力電子，具體涉及?一種相變散熱器、功率組件及功率單元裝置。

技術介紹

1、光伏逆變技術是現代能源體系“發-輸-配-用-儲”中的重要一環，集中式光伏逆變器在大型光伏電站建設中占有絕對優勢，具有功率大、穩定性強、便于管理和維護等優點。在國家“碳達峰”和“碳中和”的目標下，新能源建設的步伐正在加快推進，光伏逆變系統作為新能源行業的重要一部分，在電網側及用戶側的應用正在逐步走向成熟化和標準化。光伏逆變器作為光伏系統中唯一的能量變換設備，在以后的光伏電站系統建設中，發揮著重要作用。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，本技術提供一種相變散熱器、功率組件及功率單元裝置，電容與功率單元一體設計，相對現有技術的分體設計，具有換流路徑短，降低尖峰電壓的作用，降低疊層母排的物料成本；同時電容與相變散熱器共用風道，冷卻風先帶走電容的熱量，再帶走相變散熱器的熱量。優勢在于減少風機數量，簡化風道結構，實現降低噪音及物料成本的目的。

2、本技術的目的是通過以下技術方案實現的：

3、相變散熱器包括基板，所述基板內設置有散熱管路，部分的散熱管路內設置有相變材料，所述基板一側設置有多個散熱翅片。

4、功率組件，包括anpc拓撲結構、驅動板、溫度繼電器、第一復合母排和相變散熱器，所述anpc拓撲結構、驅動板和溫度繼電器均設置在相變散熱器上，所述驅動板用于anpc拓撲結構，所述溫度繼電器用于檢測相變散熱器的溫度，所述anpc拓撲結構中的igbt模塊與第一復合母排相連。</p>

5、優選的，所述anpc拓撲結構包括開關管s1、開關管s2、開關管s3、開關管s4、開關管s5和開關管s6，所述開關管s1、開關管s5、開關管s6和開關管s4串聯，所述開關管s2和開關管s3與開關管s5和開關管s6并聯設置，所述開關管s1一端為anpc拓撲結構的p極，所述開關管s5和開關管s6的中點為anpc拓撲結構的o極，所述開關管s2和開關管s3的中點為anpc拓撲結構的b極，所述開關管s4一端為anpc拓撲結構的n極。

6、優選的，所述開關管s1包括并聯設置的二極管d1和igbt模塊t1，所述開關管s2包括并聯設置的二極管d2和igbt模塊t2，所述開關管s3包括并聯設置的二極管d3和igbt模塊t3，所述開關管s4包括并聯設置的二極管d4和igbt模塊t4，所述開關管s5包括并聯設置的二極管d5和igbt模塊t5，所述開關管s6包括并聯設置的二極管d6和igbt模塊t6。

7、優選的，所述相變散熱器上設置有多個anpc拓撲結構和兩個驅動板。

8、集中式光伏逆變器功率單元裝置，包括單元機架，所述單元機架上設置功率組件和單元控制板，所述功率組件與放電電阻、吸收電容、電容器、第二復合母排和交流輸出排相連，所述單元控制板用于控制功率組件。

9、優選的，所述單元機架包括左側板、右側板、前側板、后側板、中間板和背板，所述左側板、右側板、前側板、后側板和背板上均設置有散熱口，所述中間板上設置有第一穿孔和多個第二穿孔，所述左側板、右側板、前側板和后側板形成框體，所述中間板設置在框體中部，所述背板設置在框體背部。

10、優選的，所述功率組件上的復合母排與中間板之間設置有絕緣子。

11、優選的，所述功率組件上的驅動板上端設置有絕緣安裝板。

12、本技術方案的有益效果如下：

13、一、本技術提供的相變散熱器，在傳統風冷散熱器的基板內設計流道，流道內填充相變冷卻液，由此來提高散熱器的導熱系數，降低基板表面的溫差，從而降低功率器件的溫度，使其工作在更可靠的溫度環境下。相對傳統風冷散熱器具有更高的導熱系數；相對傳統水冷散熱具有更簡單、經濟的結構，可靠性更高。

14、二、本技術提供的功率組件，使用相變散熱器，在傳統風冷散熱器的基板內設計流道，流道內填充相變冷卻液，由此來提高散熱器的導熱系數，降低基板表面的溫差，從而降低功率器件的溫度，使其工作在更可靠的溫度環境下。相對傳統風冷散熱器具有更高的導熱系數；相對傳統水冷散熱具有更簡單、經濟的結構，可靠性更高。

15、三、本技術提供的集中式光伏逆變器功率單元裝置，電容與功率單元一體設計，相對現有技術的分體設計，具有換流路徑短，降低尖峰電壓的作用，降低疊層母排的物料成本；同時電容與相變散熱器共用風道，冷卻風先帶走電容的熱量，再帶走相變散熱器的熱量。優勢在于減少風機數量，簡化風道結構，實現降低噪音及物料成本的目的。

16、四、本技術提供的集中式光伏逆變器功率單元裝置，由于要滿足較大電流、實現更高功率，采用anpc拓撲結構并聯，但這樣就帶來由于散熱器上功率器件非常密集，導致功率密度升高，傳統的風冷散熱器無法滿足散熱要求。而水冷散熱器又有成本高昂、可靠性低、需經常維護，光伏逆變器一般使用地點為戈壁等人煙稀少的地點，維護十分不方便，目前極少使用水冷散熱方案。要解決此方案，本技術創造性使用相變散熱器，在風冷散熱器基板內部加工散熱管路，管路內部填充相變材料，液態相變材料在功率密度高的區域吸熱氣化，氣態的相變材料傳送到散熱器邊緣，釋放熱量后液化，重新回到功率密度高的區域，以此反復，實現高效散熱目的。由于相變材料的導熱系數較鋁散熱器大成百上千倍，所以相變散熱器的綜合導熱系數會遠遠大于傳統鋁散熱器。冷卻風從單元機架的左側板、前側板、后側板和背板的散熱孔進入，先經過電容器再經過相變散熱器，實現對電容器，igbt模塊等器件的散熱；從右側板的散熱孔排出。使用新型相變散熱器能夠實現高功率密度散熱，而不用增加體積，不用增加風機數量。具有體積小、成本低、可靠性高、免維護、低噪音等優點。

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【技術保護點】

1.相變散熱器，其特征在于：包括基板（151），所述基板（151）內設置有散熱管路（152），部分的散熱管路（152）內設置有相變材料，所述基板（151）一側設置有多個散熱翅片（153）。

2.功率組件，其特征在于：包括ANPC拓撲結構（11）、驅動板（12）、溫度繼電器（13）、第一復合母排（14）和權利要求1所述的相變散熱器（15），所述ANPC拓撲結構（11）、驅動板（12）和溫度繼電器（13）均設置在相變散熱器（15）上，所述驅動板（12）用于ANPC拓撲結構（11），所述溫度繼電器（13）用于檢測相變散熱器（15）的溫度，所述ANPC拓撲結構（11）中的IGBT模塊與第一復合母排（14）相連。

3.根據權利要求2所述的功率組件，其特征在于：所述ANPC拓撲結構（11）包括開關管S1、開關管S2、開關管S3、開關管S4、開關管S5和開關管S6，所述開關管S1、開關管S5、開關管S6和開關管S4串聯，所述開關管S2和開關管S3與開關管S5和開關管S6并聯設置，所述開關管S1一端為ANPC拓撲結構（11）的P極，所述開關管S5和開關管S6的中點為ANPC拓撲結構（11）的O極，所述開關管S2和開關管S3的中點為ANPC拓撲結構（11）的B極，所述開關管S4一端為ANPC拓撲結構（11）的N極。

4.根據權利要求3所述的功率組件，其特征在于：所述開關管S1包括并聯設置的二極管D1和IGBT模塊T1，所述開關管S2包括并聯設置的二極管D2和IGBT模塊T2，所述開關管S3包括并聯設置的二極管D3和IGBT模塊T3，所述開關管S4包括并聯設置的二極管D4和IGBT模塊T4，所述開關管S5包括并聯設置的二極管D5和IGBT模塊T5，所述開關管S6包括并聯設置的二極管D6和IGBT模塊T6。

5.根據權利要求4所述的功率組件，其特征在于：所述相變散熱器（15）上設置有多個ANPC拓撲結構（11）和兩個驅動板（12）。

6.集中式光伏逆變器功率單元裝置，其特征在于：包括單元機架（20），所述單元機架（20）上設置權利要求2-5任意一項所述的功率組件（10）和單元控制板（30），所述功率組件（10）與放電電阻（40）、吸收電容（50）、電容器（60）、第二復合母排（70）和交流輸出排（80）相連，所述單元控制板（30）用于控制功率組件（10）。

7.根據權利要求6所述的集中式光伏逆變器功率單元裝置，其特征在于：所述單元機架（20）包括左側板（21）、右側板（22）、前側板（23）、后側板（24）、中間板（25）和背板（26），所述左側板（21）、右側板（22）、前側板（23）、后側板（24）和背板（26）上均設置有散熱口（27），所述中間板（25）上設置有第一穿孔（28）和多個第二穿孔（29），所述左側板（21）、右側板（22）、前側板（23）和后側板（24）形成框體，所述中間板（25）設置在框體中部，所述背板（26）設置在框體背部。

8.根據權利要求7所述的集中式光伏逆變器功率單元裝置，其特征在于：所述功率組件（10）上的復合母排（14）與中間板（25）之間設置有絕緣子（90）。

9.根據權利要求8所述的集中式光伏逆變器功率單元裝置，其特征在于：所述功率組件（10）上的驅動板（12）上端設置有絕緣安裝板（16）。

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【技術特征摘要】

1.相變散熱器，其特征在于：包括基板（151），所述基板（151）內設置有散熱管路（152），部分的散熱管路（152）內設置有相變材料，所述基板（151）一側設置有多個散熱翅片（153）。

2.功率組件，其特征在于：包括anpc拓撲結構（11）、驅動板（12）、溫度繼電器（13）、第一復合母排（14）和權利要求1所述的相變散熱器（15），所述anpc拓撲結構（11）、驅動板（12）和溫度繼電器（13）均設置在相變散熱器（15）上，所述驅動板（12）用于anpc拓撲結構（11），所述溫度繼電器（13）用于檢測相變散熱器（15）的溫度，所述anpc拓撲結構（11）中的igbt模塊與第一復合母排（14）相連。

3.根據權利要求2所述的功率組件，其特征在于：所述anpc拓撲結構（11）包括開關管s1、開關管s2、開關管s3、開關管s4、開關管s5和開關管s6，所述開關管s1、開關管s5、開關管s6和開關管s4串聯，所述開關管s2和開關管s3與開關管s5和開關管s6并聯設置，所述開關管s1一端為anpc拓撲結構（11）的p極，所述開關管s5和開關管s6的中點為anpc拓撲結構（11）的o極，所述開關管s2和開關管s3的中點為anpc拓撲結構（11）的b極，所述開關管s4一端為anpc拓撲結構（11）的n極。

4.根據權利要求3所述的功率組件，其特征在于：所述開關管s1包括并聯設置的二極管d1和igbt模塊t1，所述開關管s2包括并聯設置的二極管d2和igbt模塊t2，所述開關管s3包括并聯設置的二極管d3和igbt模塊t3，所述開關管s4包括并聯設置的二極管d4和igbt模塊t...

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚建軍，張黎，張川，王志民，熊振中，周定祥，王洋，彭玉林，劉俊，
申請(專利權)人：東方電氣自動控制工程有限公司，
類型：新型
國別省市：