[发明专利]母线系统得到冷却的功率转换器模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的功率转换器模块。

背景技术

一般类型的功率转换器模块，特别是较大功率的一般类型功率转换器模块可从市场上购得。这类功率转换器模块的功率半导体模块(特别是可关断功率半导体模块)通过低电感的母线系统与功率转换器模块的连接端子连接。为此需要将所用母线实施为平面母线并相互叠置形成母线叠组。每两个平面母线之间都设有一个平面绝缘层。这些绝缘层突出于平面母线之外，以便满足电气间隙和爬电距离极限值。因此，上述类型的低电感母线系统具有至少两个母线和至少一个绝缘层。为了使功率转换器模块中所用的功率半导体模块的母线系统尽可能紧凑，这个母线组件经过了层压处理。根据具体所采用的层压材料，这种层压式母线系统的极限温度例如为105℃。

由于市售功率半导体模块(特别是可关断功率半导体模块，例如绝缘栅双极晶体管(IGBT))的载流能力始终在提高，因此，功率转换器模块的层压式母线系统的母线中的电流密度也在增大。这会导致层压式母线系统中的损耗以二次方速度增长，该层压式母线系统的温度也会上升。层压式母线系统的极限温度由用在绝缘层和层压材料上的材料决定。目前，具有绝缘膜的功率转换器模块优选采用层压式母线系统。在此情况下，层压式母线系统的层压材料决定了其极限温度。这就意味着在应用功率转换器时，限制其工作能力的是母线系统的相应层压材料的最大极限温度，而不再是功率半导体模块。

为了解决这个问题，显而易见的方案是增大层压式母线系统中每个母线的截面，以及例如通过自然对流来冷却层压式母线系统。增大层压式母线系统的母线截面不但会提高这种母线系统的成本，还会增加其重量。而通过自然对流来冷却层压式母线系统，就必须将该母线系统以能够接触到冷却气流的方式布置在功率转换器设备中。

WO 2005/109505A1揭示一种母线系统得到冷却的功率半导体电路。在这种功率半导体电路中，至少一个模块焊接在一个用作正极板或负极板的板状母线的外侧。正极母线或负极母线通常实施为板状母线组件的顶板或底板。上述模块所在的顶部母线直接由一个冷却装置冷却，这个冷却装置设计为空气冷却装置或液体冷却装置。该冷却装置夹在该顶部母线和另一平行布置的板状母线之间，两母线间还设有一绝缘层。此外还设有一个同样带有绝缘层的底部母线。这些母线连同冷却装置一起形成一个极其紧凑的结构。母线组件中的各部件借助层压处理彼此实现连接。由于这种功率半导体电路是一个逆变器，因此母线组件下方设有两个中间电路电容器，它们与顶部母线或底部母线螺旋拧紧。

DE 10 2007 003 875 A1揭示一种包括至少两个功率半导体模块的功率转换器模块，这些功率半导体模块以导热方式与散热体机械连接且借助层压方式母线系统彼此电性连接。该层压式母线系统中的至少一个母线借助至少一个电绝缘的导热支承元件与该散热体热耦合。层压式母线系统的至少一个母线通过这些支承元件与该散热体热耦合。导热支承元件的数量取决于需要导散的热量。这些支承元件同样对层压式母线系统的边缘区域进行支承。借助这些导热支承元件可对层压式母线系统的散热量进行限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够以简单手段对层压式母线系统进行散热且无需重装或改装的功率转换器模块。

本发明用以达成上述目的的解决方案为本案权利要求1的区别特征。

通过设置一其他液冷式散热体，且该散热体以压紧配合和/或形状配合的方式与功率转换器模块的母线系统导热相连但彼此电绝缘，可对该母线系统实施大面积散热。如果这个其他液冷式散热体的基本面积不足以实现这一点，就可进一步提高流量。所述母线系统和所述其他液冷式散热体之间的热连接的品质与该其他液冷式散热体施加在母线系统上的压紧力有关。为此，本发明的功率转换器模块具有至少一个夹紧元件。

根据本发明功率转换器模块的一种有利实施方式，所述其他液冷式散热体与所述功率转换器模块的液冷式散热体相互液体连通。亦即，所述其他液冷式散热体由所述功率转换器模块的液体循环通路(又称“主循环通路”)提供冷却剂。其优点是所述功率转换器模块的端子连接可以保持原样。

本发明功率转换器模块的其他有利实施方式可从从属权利要求4至10中获得。

附图说明

下面通过附图所示的实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1为本发明功率转换器模块的一种有利实施方式；

图2为图1所示功率转换器模块的夹紧元件的第一实施方式；以及