帶有足夠精確測定的熱交換器的冷卻回路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有足夠精確測定的熱交換器的冷卻回路，具體涉及一種功率電子模塊，帶有：第一功率電子元件，其在功率電子模塊的運(yùn)行中產(chǎn)生第一熱流；第二功率電子元件，其在功率電子模塊的運(yùn)行中產(chǎn)生第二熱流；次級(jí)冷卻回路，其帶有第一冷卻器、第二冷卻器和熱交換器。用于容納第一熱流的至少一部分的第一冷卻器在熱方面與第一功率電子元件相連接，而用于容納第二熱流的至少一部分的第二冷卻器在熱方面與第二功率電子元件相連接，其中，熱交換器構(gòu)造成用于在功率電子模塊的運(yùn)行中將第一熱流和第二熱流的至少一部分傳遞到初級(jí)冷卻流處。熱交換器在熱方面針對可導(dǎo)出的熱流來設(shè)計(jì)，其在數(shù)值方面小于由最大的第一熱流和最大的第二熱流形成的總和。
【專利說明】帶有足夠精確測定的熱交換器的冷卻回路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尤其借助于熱虹吸冷卻回路使熱從來自功率電子模塊或具有功率電子模塊的變流器(Umrichter)的功率電子設(shè)備(Leistungselektronik)導(dǎo)出的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]功率電子設(shè)備的電氣元件和電子元件經(jīng)?？衫斫獬砂雽?dǎo)體元件，例如絕緣柵場效應(yīng)晶體管(IGBT’S)、晶閘管、二極管、電阻、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET’s)以及這些結(jié)構(gòu)元件的組合等等。后面將概念功率電子設(shè)備理解成功率電子元件，其在運(yùn)行中典型地具有大于500伏特的反向電壓(Sperrspannung)。在運(yùn)行中必須冷卻這些電氣元件和電子元件，因?yàn)槠溆捎诜浅８叩墓β拭芏榷a(chǎn)生同樣非常高的熱流，需要將該熱流高效地導(dǎo)出。在現(xiàn)代的變流器中經(jīng)常將功率電子元件成組地整合在功率模塊中。變流器例如可使用來驅(qū)動(dòng)工業(yè)碾磨機(jī)、車輛、船和/或一般用于轉(zhuǎn)換電壓或變換電壓。
[0003]如果未將熱從半導(dǎo)體元件中導(dǎo)出，則該半導(dǎo)體元件可受到損害，這在極端情況中可導(dǎo)致變流器的運(yùn)行者必須接受由于維修引起的運(yùn)行中斷。需要避免這種運(yùn)行中斷，因?yàn)槠淇蓪ψ兞髌鞯倪\(yùn)行者導(dǎo)致顯著的經(jīng)濟(jì)損失。
[0004]因?yàn)樽兞髌鞯拿拷Y(jié)構(gòu)體積(Bauvolumen)的功率密度隨著變流器的漸增的微型化而上升，所以對于緊湊但還更有效率的冷卻系統(tǒng)的需求漸增地上升。在變流器的運(yùn)行中，將功率電子設(shè)備的熱流從變流器中導(dǎo)出典型地通過熱交換器或者經(jīng)由與變流器相連接的冷卻水流來實(shí)現(xiàn)或者經(jīng)由初級(jí)回路的冷卻空氣流來實(shí)現(xiàn)。在此借助于次級(jí)冷卻回路將功率電子元件的熱流通過熱交換器傳遞到初級(jí)冷卻流處。
[0005]從次級(jí)冷卻回路通過熱交換器在熱方面待傳遞到初級(jí)冷卻流處的功率不僅在呈冷卻水流的形式的初級(jí)冷卻流的情況中而且在呈冷卻空氣流的形式的初級(jí)冷卻流的情況中形成重要的參數(shù)，因?yàn)樵搮?shù)影響用于安置對于冷卻通道來說足夠的截面的結(jié)構(gòu)體積的需求量，以及影響用于安置泵、通風(fēng)設(shè)備等等的結(jié)構(gòu)體積的需求量。
[0006]因此本發(fā)明的目的在于提供一種經(jīng)改進(jìn)的功率電子模塊和經(jīng)改進(jìn)的變流器，與相同的功率級(jí)的已知的功率電子模塊或變流器相比，利用其可實(shí)現(xiàn)更小的結(jié)構(gòu)體積。在此將概念結(jié)構(gòu)體積理解成在其空間、尺寸上的大小的空間需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的功率電子模塊來解決。
[0008]已知的功率電子模塊在運(yùn)行中有時(shí)不僅具有第一運(yùn)行狀態(tài),而且具有第二運(yùn)行狀態(tài)(或切換情況)，在該第二運(yùn)行狀態(tài)中功率電子元件的電路不同于第一運(yùn)行狀態(tài)。相應(yīng)地，不僅與第一切換情況相關(guān)聯(lián)的第一功率電子元件需要熱冷卻，而且與第二切換情況相關(guān)聯(lián)的功率電子元件需要熱冷卻。為了該目的，第一功率電子元件經(jīng)常通過用于容納第一熱流的第一冷卻器在熱方面與第一功率電子元件相連接，而第二功率電子元件經(jīng)常通過用于容納第二熱流的第二冷卻器在熱方面與第二功率電子元件相連接。[0009]如果現(xiàn)在運(yùn)行中某些功率電子元件不僅在第一運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生熱流而且在第二運(yùn)行狀態(tài)中產(chǎn)生熱流(需要通過熱交換器將其導(dǎo)出到初級(jí)冷卻流處)，那么典型地在熱方面針對可導(dǎo)出的熱流來設(shè)計(jì)熱交換器，該熱流在數(shù)值上相應(yīng)于最大的第一熱流和最大的第二熱流的總和。這引起不僅相應(yīng)地來確定熱交換器的大小而且引起相應(yīng)地來確定初級(jí)冷卻流與其通道元件和驅(qū)動(dòng)器件(例如泵或通風(fēng)設(shè)備)的大小以用于產(chǎn)生初級(jí)冷卻流。
[0010]然而在更進(jìn)一步的研究中已經(jīng)顯示出在功率電子模塊的第一運(yùn)行狀態(tài)中出現(xiàn)最大的第一熱流，而在功率電子模塊的關(guān)于第一運(yùn)行狀態(tài)在時(shí)間上偏移的第二運(yùn)行狀態(tài)中出現(xiàn)最大的第二熱流，從而在實(shí)際中完全從未出現(xiàn)最大的第一熱流和最大的第二熱流的總和且因此還不必將其導(dǎo)出到初級(jí)冷卻流處，因?yàn)閷?shí)際上待導(dǎo)出的熱流始終更小。作為對此的結(jié)果顯示出迄今的初級(jí)冷卻流和與之相關(guān)聯(lián)的所有元件(如通道截面、泵、通風(fēng)設(shè)備等等)始終分配得(bemessen)太大。
[0011]相比于傳統(tǒng)的解決方案，利用根據(jù)本發(fā)明思想的解決方案可通過以下方式將熱交換器的結(jié)構(gòu)體積保持得更小，即，功率電子模塊在以下配置中包括以下元件:
?第一功率電子元件，其在功率電子模塊的運(yùn)行中產(chǎn)生第一熱流；
?第二功率電子元件，其在功率電子模塊的運(yùn)行中產(chǎn)生第二熱流；
?帶有第一冷卻器、第二冷卻器以及熱交換器的次級(jí)冷卻回路；其中，用于容納第一熱流的第一冷卻器在熱方面與第一功率電子元件相連接，并且其中，用于容納第二熱流的第二冷卻器在熱方面與第二功率電子元件相連接； ?將熱交換器構(gòu)造成用于在功率電子模塊的運(yùn)行中將第一熱流和第二熱流的至少一部分傳遞到初級(jí)冷卻流處；
?根據(jù)本發(fā)明的熱交換器在熱方面針對可導(dǎo)出的熱流來設(shè)計(jì)，該熱流在數(shù)值上小于由最大的第一熱流和最大的第二熱流形成的總和。
[0012]如之前已經(jīng)簡短地提及的那樣，這種功率電子模塊的第一優(yōu)點(diǎn)在于熱交換器需要比相同的功率級(jí)的功率電子模塊的已知的熱交換器更小的結(jié)構(gòu)體積。結(jié)果因此可實(shí)現(xiàn)在體積上更緊湊的功率電子模塊。
[0013]另一優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器相比于相同的功率等級(jí)的功率電子模塊的已知的熱交換器需要初級(jí)冷卻流的更低的功率。結(jié)果可降低用于產(chǎn)生初級(jí)流的器件的所需要的功率，例如在空氣冷卻的情況中的通風(fēng)設(shè)備或在液體冷卻(例如呈水冷卻的形式)的情況中的泵單元。這使得例如能夠使用比迄今的情況更小的功率等級(jí)的通風(fēng)設(shè)備或泵。比起至今使用的更高的功率級(jí)的類型，這種通風(fēng)設(shè)備或泵經(jīng)常不僅更緊湊，而且顯著地更加成本有利。
[0014]根據(jù)功率電子模塊的實(shí)施形式，次級(jí)冷卻回路可為液體回路，在其中，工作介質(zhì)基本上始終保持成液態(tài)，或者否則為熱虹吸冷卻回路，在其中使工作介質(zhì)在至少一個(gè)蒸發(fā)器中蒸發(fā)且緊接著在冷凝器中冷凝且以液態(tài)的形式引回到蒸發(fā)器處，以便重新進(jìn)行循環(huán)。在這種情況下，第一冷卻器由第一蒸發(fā)器形成，而第二冷卻器由第二蒸發(fā)器形成，其中，熱交換器具有冷凝器以用于液化次級(jí)冷卻回路的工作介質(zhì)。
[0015]那么特別當(dāng)次級(jí)冷卻回路為熱虹吸冷卻回路時(shí)，如果次級(jí)冷卻回路構(gòu)造成呈閉環(huán)的形式(構(gòu)造為環(huán)式熱虹吸系統(tǒng))，這在熱效率方面是有利的。
[0016]那么特別當(dāng)多個(gè)冷卻器和多個(gè)功率電子元件布置成復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，例如堆疊部(Stack)(英語稱為壓緊打包棧)，如果第一冷卻器在流方面始終平行于第二冷卻器布置在冷卻回路中，這是值得推薦的。如果第一冷卻器和第二冷卻器屬于相同的類型并且因此在冷卻器上(即在第一冷卻接頭(輸入部)與第二冷卻接頭(輸出部)之間)具有大約相同的壓降，那么這尤其是適用的。另一優(yōu)點(diǎn)在于:不同于將冷卻器串聯(lián)地布置在次級(jí)回路中，兩個(gè)冷卻器獲得大約相同的輸入溫度的工作介質(zhì)并且未獲得由在流動(dòng)方面置于上游的冷卻器已經(jīng)預(yù)熱的工作介質(zhì)，從而熱效率相對地說更高。
[0017]如果第二功率電子元件不同于第一功率電子元件，尤在類型方面不同，那么利用根據(jù)本公開文件的功率電子模塊可實(shí)現(xiàn)特別良好的在熱方面的結(jié)果。如果第一功率電子元件和第二功率電子元件如此布置和配置，即在功率電子模塊的第一運(yùn)行狀態(tài)中出現(xiàn)最大的第一熱流，而在功率電子模塊的關(guān)于第一運(yùn)行狀態(tài)在時(shí)間上偏移的第二運(yùn)行狀態(tài)中出現(xiàn)最大的第二熱流，那么這是特別適用的。在此，根據(jù)功率電子模塊的實(shí)施形式，在第一運(yùn)行狀態(tài)中的第一熱流在數(shù)值上大于在第二運(yùn)行狀態(tài)中的第一熱流，而在第二運(yùn)行狀態(tài)中的第二熱流在數(shù)值方面大于在第一運(yùn)行狀態(tài)中的第二熱流。
[0018]關(guān)于功率電子模塊的所提到的論證相應(yīng)也適用于變流器或應(yīng)用(Ubertragen)到變流器上。
[0019]如果應(yīng)實(shí)現(xiàn)高的功率密度，推薦如此布置功率電子元件和蒸發(fā)器使得其形成堆疊部。根據(jù)堆疊部的實(shí)施形式，在其中，功率電子元件和蒸發(fā)器以交替的順序來布置。
[0020]關(guān)于用于冷卻其它裝備的可能的裝置，已經(jīng)根據(jù)變流器和/或功率電子模塊的環(huán)境的情況來看，如果用于冷卻的裝置同樣用來引起功率電子元件的冷卻作用，這可是有利的。相應(yīng)地，初級(jí)冷卻流可為帶有水成分的液體冷卻流或氣態(tài)的冷卻流。根據(jù)氣態(tài)的冷卻流的實(shí)施形式，初級(jí)冷卻流例如可為排氣流或空氣流。
[0021]倘若在變流器中的功率電子模塊必需便利的合理的可替換性，當(dāng)至少一個(gè)功率電子模塊可以具有抽屜的性質(zhì)的方式(schubladenartig)推入到變流器中且可從變流器中拉出時(shí)，可實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)果，其中，熱交換器布置在功率電子模塊上。如果變流器具有可以這種方式引入到變流器中且可從該變流器中取出的多個(gè)這種功率電子模塊，還附加地提高該優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面借助于附圖來詳細(xì)地闡述本發(fā)明的多種實(shí)施形式。其中，
圖1僅示意性地顯示了功率電子模塊在第一運(yùn)行狀態(tài)中的實(shí)施形式；
圖2僅示意性地顯示了根據(jù)圖1的功率電子模塊在第二運(yùn)行狀態(tài)中的實(shí)施形式；
圖3僅示意性地顯示了帶有不同的兩個(gè)功率電子元件的功率電子模塊在從第一運(yùn)行狀態(tài)過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)中時(shí)的熱流一時(shí)間圖；以及
圖4僅示意性地顯示了功率電子模塊的不同的兩個(gè)功率電子元件的熱流相對于傳統(tǒng)的最大熱流確定值(Maximalwjirmstromermittelung)的比較圖示。
[0023]在參考標(biāo)號(hào)列表中總結(jié)性地列出使用在附圖中的參考標(biāo)號(hào)和其意義。原則上在附圖中相同的部件設(shè)有相同的參考標(biāo)號(hào)。所說明的實(shí)施形式示例性地代表發(fā)明對象且不具有限制作用。
[0024]參考附圖標(biāo)號(hào) I功率電子模塊 3堆疊部
5第一功率電子兀件 6第二功率電子兀件 7第三功率電子兀件 10第一冷卻器/蒸發(fā)器 11第二冷卻器/蒸發(fā)器 12第三冷卻器/蒸發(fā)器 13第四冷卻器/蒸發(fā)器 14熱交換器/冷凝器 15輸入?yún)R流排 16旁路匯流排 17輸出匯流排 18第一電流/電流通路 19第二電流/電流通路 20第一冷卻接頭 21第二冷卻接頭 22第一管路系統(tǒng) 23第二管路系統(tǒng) 24聯(lián)接接片 25次級(jí)冷卻回路 26初級(jí)冷卻流 27初級(jí)冷卻系統(tǒng) 28初級(jí)流回引部 29第一熱流 30第二熱流。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1顯示了帶有三個(gè)功率電子元件的功率電子模塊I在第一運(yùn)行狀態(tài)中的第一實(shí)施形式。功率電子模塊I具有三個(gè)功率電子元件，其與多個(gè)冷卻器交替地結(jié)合成堆疊部3，而在圖2中顯示了功率電子模塊I的第二運(yùn)行狀態(tài)。
[0026]在三個(gè)功率電子元件中，為了后面的解釋將布置在堆疊部3中的最下方的功率電子元件稱成“第一功率電子元件” 5，而將在堆疊部3的垂直的方向上接著第一功率電子元件的功率電子元件稱成“第二功率電子元件”6。布置在堆疊部3中的最上方的第三功率電子元件7又可為第一功率電子元件5的類型一然而這不必強(qiáng)求。為了解釋清楚，還應(yīng)提及的是第二功率電子元件6可具有兩個(gè)切換狀態(tài)，即在其第一切換狀態(tài)中額定電流的導(dǎo)通和在其第二切換狀態(tài)中額定電流的截止。在功率電子模塊I的第一運(yùn)行狀態(tài)中，第二功率電子元件6處于第一切換狀態(tài)中，而在功率電子模塊I的第二運(yùn)行狀態(tài)中，第二功率電子元件處于第二切換狀態(tài)中。在此可非常迅速地實(shí)現(xiàn)從第一運(yùn)行狀態(tài)過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)中，也就是說在幾分之一秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)過渡。
[0027]上面說明的功率電子模塊I的構(gòu)造和功能可示例性地來理解。在功率電子模塊的變型方案中，第二功率電子元件例如可為緩沖二極管(Snubber-Diode)和其它的半導(dǎo)體，其可通過以下方式來保護(hù)第三功率電子元件7和與之相聯(lián)接的元件免受由于過壓的無意的損害，即其使進(jìn)入到堆疊部中的電流改道到其它的電流通路中(在大多數(shù)情況下是暫時(shí)的)。當(dāng)然在該情況下堆疊部3的構(gòu)造于是應(yīng)通過以下方式不同于在圖1中顯示的構(gòu)造，即其將具有傳統(tǒng)的內(nèi)部的匯流條(Verschienung)和絕緣件，從而三個(gè)功率電子元件5、6、7在電方面不再串聯(lián)地連接，如在圖1和圖2中所顯示的那樣。因?yàn)樵敿?xì)的圖示和說明將不利于本發(fā)明思想的可理解性，將回頭參考功率電子模塊I的強(qiáng)烈簡化的切換可能性。
[0028]再次回到根據(jù)圖1的堆疊部3上，在第一功率電子元件5的下方布置有第一冷卻器10以用于容納第一功率電子元件5的熱流。在第一功率電子元件5與第二功率電子元件6之間布置有第二冷卻器11，其不僅用于容納第一功率電子元件5的熱流而且用于容納第二功率電子兀件6的熱流。在第二功率電子兀件6與第三功率電子兀件7之間布置有第三冷卻器12，其不僅用于容納第二功率電子元件6的熱流而且用于容納第三功率電子元件7的熱流。最后在第三功率電子元件7的其背對第三冷卻器12的側(cè)部上布置有第四冷卻器13，其同樣有助于容納第三功率電子元件7的熱流。
[0029]換句話說，所有的功率電子元件5、6、7相應(yīng)夾層式(sandwichartig)地布置在冷卻器副(Kuhlerpaar) 10,11 ;11、12 ; 12、13 之間。
[0030]每個(gè)冷卻器10、11、12、13具有用于在電方面截取電流的聯(lián)接接片24。然而在根據(jù)圖1的功率電子模塊I中，在功率電子模塊I的運(yùn)行中，不是在所有的冷卻器處截取相應(yīng)的電流，而是僅僅在第一冷卻器10 (其為此與輸入?yún)R流排15在電方面相連接)處、在第二冷卻器(其為此與旁路匯流排16在電方面相連接)處以及在第四冷卻器13(其為此與輸出匯流排17在電方面相連接)處截取電流。
[0031]在功率電子模塊I的第一運(yùn)行狀態(tài)中，第二功率電子元件6處于第一切換狀態(tài)中，而在功率電子模塊I的第二運(yùn)行狀態(tài)中，第二功率電子元件處于第二切換狀態(tài)中。雖然在高壓開關(guān)設(shè)備中通常利用唯一的構(gòu)件不再可滿足這種切換特性，但為了解釋本發(fā)明可將第二功率電子元件6理解為電的雙路開關(guān)，其不僅在功率電子模塊I的第一運(yùn)行狀態(tài)中產(chǎn)生熱流，而且在功率電子模塊I的第二運(yùn)行狀態(tài)中產(chǎn)生第二熱流，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員知道其如何正確地建立堆疊部的機(jī)械構(gòu)造。
[0032]在功率電子模塊I的第一運(yùn)行狀態(tài)中，因此第二功率電子元件6阻塞通過第一冷卻器10進(jìn)入到堆疊部3中的電流通過在第二冷卻器11處的堆疊部，使得電流沿著第一電流通路18通過旁路匯流排16又離開堆疊部3。
[0033]在功率電子模塊I的第二運(yùn)行狀態(tài)中，第二功率電子元件6使通過第一冷卻器10進(jìn)入到堆疊部3中的電流沿著第二電流通路19通過第二冷卻器11并且穿過第三功率電子元件7到第四冷卻器13和輸出匯流排16上而引出并且在電方面截?cái)嘀僚月穮R流排16的電流通路。
[0034]每個(gè)冷卻器10、11、12、13具有第一冷卻接頭20和第二冷卻接頭21，其相應(yīng)通過第一管路系統(tǒng)22和第二管路系統(tǒng)23與熱交換器14在流方面相連接并且因此形成呈閉環(huán)的形式的次級(jí)冷卻回路25。為了避免在相鄰的兩個(gè)冷卻器(其在功率電子模塊I的運(yùn)行中處在不同的電勢上)之間的電的短路，使第一管路系統(tǒng)22和第二管路系統(tǒng)23至少部分地電絕緣，而次級(jí)冷卻回路的工作介質(zhì)是電絕緣的。
[0035]熱交換器14在功率電子模塊I的運(yùn)行中將由冷卻器容納的所有熱流的總和的占大多數(shù)的部分移交給初級(jí)冷卻系統(tǒng)27的初級(jí)冷卻流26。如果初級(jí)冷卻系統(tǒng)同樣為(封閉的)冷卻回路，第一管路系統(tǒng)22的熱流通過初級(jí)流回引部(Primjirstromriickfiihrung) 28離開熱交換器。
[0036]在功率電子模塊I的本實(shí)施形式中，次級(jí)冷卻回路25為熱虹吸冷卻回路，在其中使工作介質(zhì)在用作蒸發(fā)器的至少一個(gè)冷卻器10、11、12、13中蒸發(fā)且緊接著在用作冷凝器的熱交換器14中冷凝且以液體的形式引回到蒸發(fā)器10、11、12、13處，以便重新進(jìn)行循環(huán)。
[0037]圖3顯示了在從第一運(yùn)行狀態(tài)過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)中時(shí)功率電子模塊的熱流一時(shí)間圖(Q — t圖)。在此，第一功率電子元件5在功率電子模塊I中的電的切換特性和切換組件配置且布置成不同于第二功率電子元件6。相應(yīng)地，第一功率電子元件5或第二功率電子元件6的熱流29、30的負(fù)載特性曲線是不同的。
[0038]在功率電子模塊I在第一運(yùn)行狀態(tài)中在時(shí)刻tl運(yùn)行時(shí)，第一功率電子元件5產(chǎn)生第一熱流29，而第二功率電子元件6產(chǎn)生第二熱流30。第一熱流29和第二熱流30通過次級(jí)回路25轉(zhuǎn)交給初級(jí)冷卻系統(tǒng)27。因?yàn)榈诙β孰娮釉?在該時(shí)刻tl阻塞第一電流18且使該第一電流朝旁路匯流排16的方向上改道。
[0039]在功率電子模塊I在第一運(yùn)行狀態(tài)中在時(shí)刻tl運(yùn)行時(shí)，將第一熱流29通過冷卻器10、11傳遞到次級(jí)回路25處，而將第二熱流30通過冷卻器11、12傳遞到次級(jí)回路25處。
[0040]如在綜述圖3與圖4中得悉的那樣，第一功率電子元件5在功率電子模塊I在第二運(yùn)行狀態(tài)中在時(shí)刻t2運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生第一熱流29，其現(xiàn)在在數(shù)值上小于在第一運(yùn)行狀態(tài)中的第一熱流29。這因此引起在功率電子模塊I上的電壓現(xiàn)在不再僅僅在第一功率電子元件5上下降，而是在所有的功率電子元件5、6、7上共同地下降。因?yàn)楝F(xiàn)在第二功率電子元件6在時(shí)刻t2在朝輸出匯流排17的方向上傳導(dǎo)第二電流19且在朝旁路匯流排16的方向上截?cái)嗟谝浑娏魍?8，比起在第一運(yùn)行狀態(tài)中(在時(shí)刻tl)，在第二運(yùn)行狀態(tài)中(在時(shí)刻t2)的第二熱流30在數(shù)值上更大。
[0041]在保持成柱狀圖的樣式的柱的右側(cè)以總量的形式來示出以用于比較最大的第一熱流29 (在時(shí)刻tl的Q29(U))與最大的第二熱流30 (在時(shí)刻t2的Q3tl (t2))。如上所述，傳統(tǒng)上根據(jù)該總括的熱流來選取熱交換器14。因?yàn)楸绕鹪趲в蠶29(U)加上Q3tl(U)的第一運(yùn)行狀態(tài)中，雖然在帶有Q29(t2)加上Q3tl(t2)的第二運(yùn)行狀態(tài)中的總括的熱流的柱更大，然而在數(shù)值上仍然明顯地小于根據(jù)傳統(tǒng)地選擇的帶有Q29(U)加上Q3tl(t2)的柱(在柱形圖的最右側(cè))的總括的熱流，所以熱交換器在其熱有效功率方面可比迄今的更精確地來測定，因?yàn)闉榱藢⒌谝粺崃?9和第二熱流30充分地傳遞到次級(jí)回路25處，根據(jù)第二運(yùn)行狀態(tài)帶有Q29(t2)力口上Q3tl(t2)的冷卻功率便足夠。
【權(quán)利要求】
1.一種功率電子模塊(1)，其包括:第一功率電子兀件(5),其在所述功率電子模塊(I)的運(yùn)行中產(chǎn)生第一熱流(29);第二功率電子元件(6)，其在所述功率電子模塊(I)的運(yùn)行中有助于產(chǎn)生第二熱流(30);次級(jí)冷卻回路(25)，其帶有第一冷卻器(10)、第二冷卻器(II)以及熱交換器(14)，其中，用于容納所述第一熱流(29)的至少一部分的所述第一冷卻器(10)在熱方面與所述第一功率電子元件(5)相連接，并且其中，用于容納所述第二熱流(30)的至少一部分的所述第二冷卻器(11)在熱方面與所述第二功率電子元件(6)相連接，并且其中，所述熱交換器(14)構(gòu)造成用于在所述功率電子模塊(I)的運(yùn)行中將所述第一熱流(29)和所述第二熱流(30)的至少一部分傳遞到所述初級(jí)冷卻流(26)處，其特征在于，所述熱交換器(14)在熱方面針對可導(dǎo)出的熱流來設(shè)計(jì)，該熱流在數(shù)值上小于由最大的第一熱流(29)和最大的第二熱流(30)形成的總和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率電子模塊，其特征在于，所述次級(jí)冷卻回路(25)構(gòu)造為呈閉環(huán)的形式的冷卻回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率電子模塊，其特征在于，所述第一冷卻器(10)在流方面平行于所述第二冷卻器(11)布置在所述次級(jí)冷卻回路(25)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率電子模塊，其特征在于，所述次級(jí)冷卻回路(25)構(gòu)造為熱虹吸冷卻回路，其中，所述第一冷卻器(10)由第一蒸發(fā)器形成，而所述第二冷卻器(11)由第二蒸發(fā)器形成，并且其中，所述熱交換器(14)具有冷凝器以用于液化所述次級(jí)冷卻回路(25)的工作介質(zhì)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率電子模塊，其特征在于，所述第二功率電子元件(6)不同于所述第一功率電子元件(5)，尤其在類型方面不同。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率電子模塊，其特征在于，所述第一功率電子元件(5)和所述第二功率電子元件(6)如此布置和配置，即所述最大的第一熱流(29)出現(xiàn)在所述功率電子模塊(I)的第一運(yùn)行狀態(tài)中，而所述最大的第二熱流(30)出現(xiàn)在所述功率電子模塊(I)的關(guān)于所述第一運(yùn)行狀態(tài)在時(shí)間上偏移的第二運(yùn)行狀態(tài)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率電子模塊，其特征在于，在所述第一運(yùn)行狀態(tài)中的所述第一熱流(29)在數(shù)值上大于在所述第二運(yùn)行狀態(tài)中的所述第一熱流(29)，并且在所述第二運(yùn)行狀態(tài)中的所述第二熱流(30)在數(shù)值上大于在所述第一運(yùn)行狀態(tài)中的所述第二熱流(30)。
8.一種變流器，包括根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的至少一個(gè)功率電子模塊(I)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變流器，其特征在于，所述功率電子元件(5，6，7)和所述冷卻器(10，11，12，13)如此布置使得其形成堆疊部(3)，在實(shí)施形式中形成這樣的堆疊部(3)，即，在其中，功率電子元件(5，6，7)和冷卻器(10，11，12，13)以交替的順序來布置，其中，所述冷卻器(11，12，13)有助于引起所述第二熱流(30)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的變流器，其特征在于，所述初級(jí)冷卻流(26)為帶有水成分的液體冷卻流或者為氣態(tài)的冷卻流，尤其為空氣流。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的變流器，其特征在于，至少一個(gè)功率電子模塊(I)可以具有抽屜的性質(zhì)的方式推入到所述變流器中且可從所述變流器中拉出，其中，所述熱交換器(14)布置在該功率電子模塊(I)上。
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK103687441SQ201310413573
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月12日
【發(fā)明者】M.哈伯特, O.阿佩多爾恩, T.格拉丁格 申請人:Abb 技術(shù)有限公司