[发明专利]一种用于风电变流器高功率密度散热的装置

说明书

本发明公开一种用于风电变流器高功率密度散热的装置，设置于风电交流器的内部，所述风电交流器包括IGBT模块，涉及电力电子器件散热技术领域，装置包括微热管阵列、多孔翅片和风机；所述微热管阵列的蒸发段与所述IGBT模块紧邻设置；所述多孔翅片设置在所述微热管阵列的冷凝段的外周；所述风机正对所述多孔翅片设置，所述风机用于产生强制对流，以带走所述多孔翅片传导出的热量。本发明简化了散热结构，提高了散热效率。

技术领域

本发明涉及电力电子器件散热技术领域，特别是涉及一种用于风电变流器高功率密度散热的装置。

背景技术

大功率并网风电机组变流器(风电变流器)是控制风电机组输出功率至电网的核心环节，然而风电机组长时间、频繁和大范围的随机出力变化，会导致其能量转换单元持续承受剧烈的热应力冲击，是风电机组故障率最高的部件之一。风电变流器故障可能导致整个风电系统运行中断，甚至导致重大安全事故和经济损失。同时风电的大型化、海洋化对风电变流器的可靠性提出了越来越高的要求。

风电变流器的可靠性取决于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块、控制板、主电路断路器等各个组件的可靠性。各组件中IGBT模块是最容易发生失效的组件。导致IGBT模块失效的重要原因是在运行过程中因热应力循环冲击所引发的疲劳损伤累积失效。在正常工作范围内，IGBT模块平均温度每上升10℃，器件失效率将翻1倍。并且，过高的温升会导致器件永久性失效。因此降低平均结温是延长IGBT模块的使用寿命、保障风电系统稳定运行的关键。

为限制IGBT的温升，常见的冷却方式为强制风冷和水冷技术。其中，水冷技术系统复杂，工质易泄漏，附加装置费用高，维修复杂，且存在多路检测和控制信号增加等问题。强制风冷技术具有成本低，结构简单紧凑，经济性好等优势，使其在工业应用中更受青睐。但是，现有技术中的强制风冷对于IGBT结温的控制仍存在以下不足：空气强制对流换热系数小，需要将散热器的体积设计得很大，以获得更大的换热面积，从而降低相应热阻。因此空间受限制、功率密度要求高的场合平均结温难以降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于风电变流器高功率密度散热的装置，简化散热结构，提高散热效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于风电变流器高功率密度散热的装置，设置于风电交流器的内部，所述风电交流器包括IGBT模块，所述装置包括微热管阵列、多孔翅片和风机；

所述微热管阵列的蒸发段与所述IGBT模块紧邻设置；所述多孔翅片设置在所述微热管阵列的冷凝段的外周；

所述风机正对所述多孔翅片设置，所述风机用于产生强制对流，以带走所述多孔翅片传导出的热量。

可选地，所述多孔翅片的形状为多孔锯齿形、多孔泡沫形或者多孔晶格形。

可选地，所述微热管阵列包括第一横管阵列和第一竖管阵列，且所述第一横管阵列中的横管与所述第一竖管阵列中的竖管一一对应；

所述第一横管阵列与所述第一竖管阵列为“L”型结构；

所述第一横管阵列的上表面与所述IGBT模块固定设置，或者，所述第一横管阵列的下表面与所述IGBT模块固定设置；

所述多孔翅片设置在所述第一竖管阵列的外周。

可选地，所述微热管阵列包括第二横管阵列、第二竖管阵列和第三竖管阵列；

所述第二横管阵列、所述第二竖管阵列和所述第三竖管阵列为“U”型结构，且所述第二竖管阵列中的竖管、所述第二横管阵列中的横管和所述第三竖管阵列中竖管一一对应；

所述第二横管阵列的上表面与所述IGBT模块固定设置，或者，所述第二横管阵列的下表面与所述IGBT模块固定设置；