[发明专利]具有承载式冷却体的功率组件

说明书

本发明涉及一种用于中压或高压变换器(1)、优选模块化多级变换器的功率组件(4)，包括至少一个功率半导体组件(7)、优选IGBT组件、至少一个能量储存器组件(9)、优选电容器组件、至少一个冷却装置(14)，其中，所述冷却装置(14)被构造为冷却板(17)，所述冷却板能够被冷却剂穿流、尤其是能够被冷却液流过，并且所述至少一个功率半导体组件(7)和/或所述至少一个能量储存器组件(9)布置在冷却板(17)的上侧(18)和/或下侧(19)上，并且至少所述功率半导体组件(7)与所述冷却板(17)能导热地连接，并且所述冷却板(17)设置用于负荷传递地支撑在中压或高压变换器(1)的配设的接纳空间(3)的机架(2)上并且在侧向具有沿横向方向(11)相对于能量储存器组件(9)的至少一个能量储存器宽度(21)伸出的支撑面(16)。

技术领域

本发明涉及一种用于中压或高压变换器、优选模块化多级变换器的功率组件，所述功率组件包括构造为承载元件的中心冷却板，以用于至少接纳能量储存器组件和功率半导体组件。

背景技术

现代的中压或高压变换器通常具有多个互相连接的功率组件，用于将交流电压转换为直流电压或反过来。这种功率组件也可以称为子模块，尤其是在模块化的多级变换器中。在此，对于本领域技术人员来说，已知有能量储存器组件、功率半导体组件、与之连接的控制装置以及尤其是设置用于冷却这些元件的冷却装置的多种可能的布置。

在WO2008/074274A1中公开了一种具有多个具有功率半导体的变流器模块和多个能量储存器的多级变流器，其中至少一个变流器模块承载地紧固在能量储存器上。为了构造模块化多级变换器，将这种多级变流器布置在机架中，使得能量储存器被支撑在机架的前侧和背侧上的机架的横梁上，由此难以快速更换功率组件。在这种布置中，为了接触用于电流器件、控制器件和/或冷却剂的接头有时需要相对长的连接元件或连接线路，这削弱了使用者方面的可及性。

在US2017194878A1中公开一种用于多级变流器的功率组件或子模块的可能的结构，所述结构设置功率组件的功率半导体组件至少部分地直接布置在冷却板上。然而，为了将这种功率组件安装在多级变流器中，需要相对耗费的框架结构以保持功率组件的各个部件，以便能够实现将负荷转移(Lastabtragung)到多级电流变换器的机架上。此外，所公开的结构具有的缺点是，能量储存器单元在竖直方向上布置在半导体单元上，由此降低冷却板对能量储存器单元的冷却作用。

EP1125355B1公开一种变流器电容器组件，所述变流器电容器组件构造为承载式的部件。电容器安装在功率半导体上方，由此必须承受远离电容器布置的冷却体的散热减小的缺点。

本领域技术人员已知用于功率组件的其它装置，其中能量储存器组件在纵向方向上布置在半导体组件和/或控制组件后方。在此，主要在竖直方向上构造功率组件的最大的长度伸展，由此多个功率组件可以在机架中并排地并且彼此相叠布置以形成模块化的变换器，然而必须考虑相对大的结构高度。

对安全性、尤其是防爆保护和操作安全性的越来越高的要求伴随着成本有利地制造功率组件的要求。此外，还期望在损坏情况下功率组件的快速和方便的可更换性。此外，功率组件对于固定设备上的中压或高压变换器的相应的局部需求的单独的可适配性是值得期望的，或者对于在可移动的安装地点、例如列车或船舶的使用而言也是实践上有利的。

发明内容

本发明的任务是，克服现有技术的缺点并且提供一种功率组件，该功率组件是简单的、成本有利的、可靠的并且可快速更换的平台解决方案。

所述任务通过根据权利要求所述的装置来解决。