本技術(shù)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。

背景技術(shù)：

1、光伏逆變技術(shù)是現(xiàn)代能源體系“發(fā)-輸-配-用-儲(chǔ)”中的重要一環(huán)，集中式光伏逆變器在大型光伏電站建設(shè)中占有絕對優(yōu)勢，具有功率大、穩(wěn)定性強(qiáng)、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。在國家“碳達(dá)峰”和“碳中和”的目標(biāo)下，新能源建設(shè)的步伐正在加快推進(jìn)，光伏逆變系統(tǒng)作為新能源行業(yè)的重要一部分，在電網(wǎng)側(cè)及用戶側(cè)的應(yīng)用正在逐步走向成熟化和標(biāo)準(zhǔn)化。光伏逆變器作為光伏系統(tǒng)中唯一的能量變換設(shè)備，在以后的光伏電站系統(tǒng)建設(shè)中，發(fā)揮著重要作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型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(shè)計(jì)，相對現(xiàn)有技術(shù)的分體設(shè)計(jì)，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(shí)電容與相變散熱器共用風(fēng)道，冷卻風(fēng)先帶走電容的熱量，再帶走相變散熱器的熱量。優(yōu)勢在于減少風(fēng)機(jī)數(shù)量，簡化風(fēng)道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)降低噪音及物料成本的目的。

2、本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、相變散熱器包括基板，所述基板內(nèi)設(shè)置有散熱管路，部分的散熱管路內(nèi)設(shè)置有相變材料，所述基板一側(cè)設(shè)置有多個(gè)散熱翅片。

4、功率組件，包括anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)板、溫度繼電器、第一復(fù)合母排和相變散熱器，所述anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)板和溫度繼電器均設(shè)置在相變散熱器上，所述驅(qū)動(dòng)板用于anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述溫度繼電器用于檢測相變散熱器的溫度，所述anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的igbt模塊與第一復(fù)合母排相連。

5、優(yōu)選的，所述anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括開關(guān)管s1、開關(guān)管s2、開關(guān)管s3、開關(guān)管s4、開關(guān)管s5和開關(guān)管s6，所述開關(guān)管s1、開關(guān)管s5、開關(guān)管s6和開關(guān)管s4串聯(lián)，所述開關(guān)管s2和開關(guān)管s3與開關(guān)管s5和開關(guān)管s6并聯(lián)設(shè)置，所述開關(guān)管s1一端為anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的p極，所述開關(guān)管s5和開關(guān)管s6的中點(diǎn)為anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的o極，所述開關(guān)管s2和開關(guān)管s3的中點(diǎn)為anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的b極，所述開關(guān)管s4一端為anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的n極。

6、優(yōu)選的，所述開關(guān)管s1包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d1和igbt模塊t1，所述開關(guān)管s2包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d2和igbt模塊t2，所述開關(guān)管s3包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d3和igbt模塊t3，所述開關(guān)管s4包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d4和igbt模塊t4，所述開關(guān)管s5包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d5和igbt模塊t5，所述開關(guān)管s6包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d6和igbt模塊t6。

7、優(yōu)選的，所述相變散熱器上設(shè)置有多個(gè)anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)板。

8、集中式光伏逆變器功率單元裝置，包括單元機(jī)架，所述單元機(jī)架上設(shè)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(fù)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(yōu)選的，所述單元機(jī)架包括左側(cè)板、右側(cè)板、前側(cè)板、后側(cè)板、中間板和背板，所述左側(cè)板、右側(cè)板、前側(cè)板、后側(cè)板和背板上均設(shè)置有散熱口，所述中間板上設(shè)置有第一穿孔和多個(gè)第二穿孔，所述左側(cè)板、右側(cè)板、前側(cè)板和后側(cè)板形成框體，所述中間板設(shè)置在框體中部，所述背板設(shè)置在框體背部。

10、優(yōu)選的，所述功率組件上的復(fù)合母排與中間板之間設(shè)置有絕緣子。

11、優(yōu)選的，所述功率組件上的驅(qū)動(dòng)板上端設(shè)置有絕緣安裝板。

12、本技術(shù)方案的有益效果如下：

13、一、本實(shí)用新型提供的相變散熱器，在傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱器的基板內(nèi)設(shè)計(jì)流道，流道內(nèi)填充相變冷卻液，由此來提高散熱器的導(dǎo)熱系數(shù)，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(huán)境下。相對傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱器具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)；相對傳統(tǒng)水冷散熱具有更簡單、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)，可靠性更高。

14、二、本實(shí)用新型提供的功率組件，使用相變散熱器，在傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱器的基板內(nèi)設(shè)計(jì)流道，流道內(nèi)填充相變冷卻液，由此來提高散熱器的導(dǎo)熱系數(shù)，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(huán)境下。相對傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱器具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)；相對傳統(tǒng)水冷散熱具有更簡單、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)，可靠性更高。

15、三、本實(shí)用新型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(shè)計(jì)，相對現(xiàn)有技術(shù)的分體設(shè)計(jì)，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(shí)電容與相變散熱器共用風(fēng)道，冷卻風(fēng)先帶走電容的熱量，再帶走相變散熱器的熱量。優(yōu)勢在于減少風(fēng)機(jī)數(shù)量，簡化風(fēng)道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)降低噪音及物料成本的目的。

16、四、本實(shí)用新型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(shí)現(xiàn)更高功率，采用anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并聯(lián)，但這樣就帶來由于散熱器上功率器件非常密集，導(dǎo)致功率密度升高，傳統(tǒng)的風(fēng)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(jīng)常維護(hù)，光伏逆變器一般使用地點(diǎn)為戈壁等人煙稀少的地點(diǎn)，維護(hù)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(shù)創(chuàng)造性使用相變散熱器，在風(fēng)冷散熱器基板內(nèi)部加工散熱管路，管路內(nèi)部填充相變材料，液態(tài)相變材料在功率密度高的區(qū)域吸熱氣化，氣態(tài)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(qū)域，以此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)高效散熱目的。由于相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)較鋁散熱器大成百上千倍，所以相變散熱器的綜合導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)鋁散熱器。冷卻風(fēng)從單元機(jī)架的左側(cè)板、前側(cè)板、后側(cè)板和背板的散熱孔進(jìn)入，先經(jīng)過電容器再經(jīng)過相變散熱器，實(shí)現(xiàn)對電容器，igbt模塊等器件的散熱；從右側(cè)板的散熱孔排出。使用新型相變散熱器能夠?qū)崿F(xiàn)高功率密度散熱，而不用增加體積，不用增加風(fēng)機(jī)數(shù)量。具有體積小、成本低、可靠性高、免維護(hù)、低噪音等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.相變散熱器，其特征在于：包括基板（151），所述基板（151）內(nèi)設(shè)置有散熱管路（152），部分的散熱管路（152）內(nèi)設(shè)置有相變材料，所述基板（151）一側(cè)設(shè)置有多個(gè)散熱翅片（153）。

2.功率組件，其特征在于：包括anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（11）、驅(qū)動(dòng)板（12）、溫度繼電器（13）、第一復(fù)合母排（14）和權(quán)利要求1所述的相變散熱器（15），所述anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（11）、驅(qū)動(dòng)板（12）和溫度繼電器（13）均設(shè)置在相變散熱器（15）上，所述驅(qū)動(dòng)板（12）用于anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（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?fù)浣Y(jié)構(gòu)（11）中的igbt模塊與第一復(fù)合母排（14）相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率組件，其特征在于：所述anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（11）包括開關(guān)管s1、開關(guān)管s2、開關(guān)管s3、開關(guān)管s4、開關(guān)管s5和開關(guān)管s6，所述開關(guān)管s1、開關(guān)管s5、開關(guān)管s6和開關(guān)管s4串聯(lián)，所述開關(guān)管s2和開關(guān)管s3與開關(guān)管s5和開關(guān)管s6并聯(lián)設(shè)置，所述開關(guān)管s1一端為anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（11）的p極，所述開關(guān)管s5和開關(guān)管s6的中點(diǎn)為anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（11）的o極，所述開關(guān)管s2和開關(guān)管s3的中點(diǎn)為anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（11）的b極，所述開關(guān)管s4一端為anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（11）的n極。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率組件，其特征在于：所述開關(guān)管s1包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d1和igbt模塊t1，所述開關(guān)管s2包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d2和igbt模塊t2，所述開關(guān)管s3包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d3和igbt模塊t3，所述開關(guān)管s4包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d4和igbt模塊t4，所述開關(guān)管s5包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d5和igbt模塊t5，所述開關(guān)管s6包括并聯(lián)設(shè)置的二極管d6和igbt模塊t6。

5.根據(jù)權(quán)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(shè)置有多個(gè)anpc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（11）和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)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(jī)架（20），所述單元機(jī)架（20）上設(shè)置權(quán)利要求2-5任意一項(xiàng)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(fù)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(jù)權(quán)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(jī)架（20）包括左側(cè)板（21）、右側(cè)板（22）、前側(cè)板（23）、后側(cè)板（24）、中間板（25）和背板（26），所述左側(cè)板（21）、右側(cè)板（22）、前側(cè)板（23）、后側(cè)板（24）和背板（26）上均設(shè)置有散熱口（27），所述中間板（25）上設(shè)置有第一穿孔（28）和多個(gè)第二穿孔（29），所述左側(cè)板（21）、右側(cè)板（22）、前側(cè)板（23）和后側(cè)板（24）形成框體，所述中間板（25）設(shè)置在框體中部，所述背板（26）設(shè)置在框體背部。

8.根據(jù)權(quán)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(fù)合母排（14）與中間板（25）之間設(shè)置有絕緣子（90）。

9.根據(jù)權(quán)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(qū)動(dòng)板（12）上端設(shè)置有絕緣安裝板（16）。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)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(shù)領(lǐng)域，相變散熱器包括基板，所述基板內(nèi)設(shè)置有散熱管路，部分的散熱管路內(nèi)設(shè)置有相變材料，所述基板一側(cè)設(shè)置有多個(gè)散熱翅片；功率組件包括ANPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)板、溫度繼電器、復(fù)合母排和相變散熱器，ANPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)板和溫度繼電器均設(shè)在相變散熱器上，驅(qū)動(dòng)板用于ANPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，溫度繼電器用于檢測相變散熱器的溫度，復(fù)合母排與驅(qū)動(dòng)板相連；集中式光伏逆變器功率單元裝置包括單元機(jī)架，單元機(jī)架上設(shè)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(fù)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(shù)研發(fā)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
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東方電氣自動(dòng)控制工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240328
技術(shù)公布日：2025/1/6