[发明专利]冷却设备

说明书

本发明涉及一种用于冷却具有多个开关元件(6)的电子电路(4)的冷却设备，其中，冷却设备(2)包括多个与开关元件(6)处于热连接的散热体(8)和用于将冷却剂(12)分配到散热体(8)的冷却剂分配设备(10)。本发明的特征在于，设置了用于可变地调节冷却剂子流(18)的冷却剂流量调节器(14)，并且在冷却剂流量调节器(14)与电子电路(4)之间存在数据连接(16)，以用于传递关于开关元件(6)的负载状态的信息。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于冷却半导体电路的冷却设备以及根据权利要求3的前序部分的用于冷却半导体电路的方法。

背景技术

电气或电子构件、特别是通常由半导体开关元件构造的断路器，由于其在开关过程时以及在导通、电流流动的状态下产生高的热量，因此通常必须对其进行冷却。在此，目前使用用作针对半导体元件的散热体的水流式冷却箱。这些冷却箱可以串联或并联互连。在串联互连时，压力损失会累积，并且冷却水温度会逐箱地上升，直至达到允许的最大值。在并联互连时，必须将相对较高的体积流量均匀地划分给许多冷却箱。在公开文献“Thyristor Valve for the 12-Pulse Converter for the 3Gorges,2010InternationalConference on Power System Technology,IEEE 978-1-4244-5939-1/10”中提出了通过麻烦的管路系统、高要求的组件而非较低要求的元件来较强地进行冷却。然而，在许多半导体电路中，各个半导体元件以随时间而不同的方式被加重负载或处于空载阶段。针对该情况，必须对应地构造用于推动冷却剂的泵以及冷却剂流和热交换设备，以始终确保最大的散热。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种冷却剂设备和一种用于运行冷却剂设备的方法，该方法能够可靠地确保半导体电路的冷却，并且在此相对于现有技术要求较低的泵功率和热交换器功率。

本发明的解决方案在于一种具有权利要求1的特征的用于冷却半导体电路的冷却设备以及一种具有权利要求3的特征的用于冷却半导体电路的方法。

根据本发明的用于冷却电子电路、特别是具有多个开关元件(特别是半导体开关元件，以下称为半导体开关元件)的半导体电路的冷却设备具有以下特征：一方面，冷却设备包括多个分别与半导体开关元件处于热连接的散热体。此外，冷却设备具有用于将冷却剂分配到散热体的冷却剂分配设备。本发明的特征在于，设置了冷却剂流量调节器，用于可变地调节冷却剂子流。此外，在该冷却剂流量调节器与电子电路、特别是半导体电路之间存在数据连接，以用于传递关于开关元件的负载状态的信息。

在此，开关元件被理解为任何电子组件，在此特别地可以使用不同的半导体开关、集成电路、晶闸管、FET或IGBT等。当然，可以在半导体电路中使用多个不同的半导体开关元件或组件。术语散热体被理解为适合用于排出热并且流过或流入冷却剂的主体。通常，在半导体开关元件中，以冷却箱的形式构造散热体，冷却介质流过该冷却箱。此外，冷却箱或散热体通常与半导体开关元件或电子组件处于热连接。即，该组件或开关元件尽可能紧密地与散热体连接，并且例如考虑导热胶以将这两个元件连接。也可以类似于三明治结构将半导体开关元件嵌入在两个散热体或冷却箱之间，或者将散热体嵌入在两个半导体开关元件之间。由此，多个冷却箱和半导体开关元件也可以交替地接合在一起，从而在开关元件和散热体处形成区域。在此，术语负载状态被理解为在特定的时间(其也可以在将来)以何种程度使用半导体开关元件。通过确定负载状态，可以得出关于半导体开关元件所吸收的热量和由此形成的构件的温度的结论，并且可以对应地调整冷却剂流量。

所描述的冷却设备的优点在于，其可以对半导体开关元件的负载状态做出可变的反应，并且该冷却设备被构造为用于调整引导到各个冷却箱并且由此引导到各个半导体开关元件的子流，使得该子流可以符合需求地将积聚的热量从组件中引出。由于对于该实施方案没有规定冷却剂流量的硬性分配，通过这种对各个冷却箱的冷却的可变调节，既可以减小泵功率，又可以限制热交换容量。