Транзисторный модуль высоковольтного преобразователя

Область техники
Полезная модель относится к высоковольтным транзисторным преобразователям и может быть применена для охлаждения их модулей.
Уровень техники
Известен выбранный в качестве прототипа модуль высоковольтного преобразователя, содержащий корпус в котором размещен транзисторный коммутатор, смонтированный на верхней поверхности охладителя, и блок управления, содержащий плату управления и развязывающий источник постоянного напряжения, подключенный к клеммам постоянного напряжения транзисторного коммутатора [RU 2652427].
Недостаток прототипа состоит в том, что повышенная температура, обусловленная высоким тепловыделением элементов развязывающего источника постоянного напряжения, питающего плату управления, не позволяет увеличить плотность монтажа в блоке управления и, сохранив его габариты, применить резервирование для повышения надежности.
Сущность полезной модели
Технический результат - повышение надежности заявляемого модуля без увеличения его габаритов.
Предметом полезной модели является модуль высоковольтного транзисторного преобразователя, содержащий корпус, в котором размещен транзисторный коммутатор, смонтированный на верхней поверхности охладителя, и блок управления, содержащий плату управления и развязывающий источник постоянного напряжения, который подключен к клеммам постоянного напряжения транзисторного коммутатора, отличающийся тем, что блок управления размещен в герметичной металлической емкости, снабженной проходными изоляторами и частично заполненной иммерсионной жидкостью, при этом верхняя поверхность указанной емкости примыкает к нижней поверхности охладителя, а развязывающий источник постоянного напряжения выполнен в виде двух взаимно резервируемых источников.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1 и 2 показаны конструкция и электрическая схема транзисторного модуля соответственно.
На фигурах обозначено:
1 - транзисторный коммутатор;
2 - клеммы постоянного напряжения коммутатора 1;
3 - блок управления;
4 - плата управления;
5 - развязывающий источник постоянного напряжения;
6 - корпус (может быть выполнен в виде несущей рамы);
7 - охладитель (может быть выполнен с проточным жидкостным охлаждением);
8 - герметичная металлическая емкость;
9 - проходные изоляторы;
10 - иммерсионная жидкость,
11 - взаимно резервируемые источники;
12 - выходные выводы.
Заявляемый модуль работает в составе высоковольтного преобразователя следующим образом.
Выводами 12 модуль подключается к двум соседним модулям в цепочке последовательно соединенных модулей высоковольтного преобразователя. Клеммы 2 подключают к буферному (накопительному) конденсатору.
Плата 4 блока 3 управляет транзисторами коммутатора 1 через их драйверы, имеющиеся в составе коммутатора 1 (на фигурах не показаны). Питание платы 4 осуществляет источник 5, преобразующий постоянное напряжение на шинах 2 в низковольтное постоянное напряжение с обеспечением гальванической развязки этих напряжений (преобразование DC/DC).
В состав источника 5 входят наиболее тепловыделяющие элементы блока 3, которые при воздушном охлаждении должны располагаться достаточно свободно.
В заявляемом модуле блок 3 размещен в емкости 8, частично заполненной иммерсионной жидкостью 10, в которую погружены его тепловыделяющие элементы. Отбирая тепло, выделяемое элементами блока 3, жидкость 10, имеющая низкую температуру кипения, испаряется. Пар поднимается вверх и конденсируется, отдавая тепло верхней поверхности емкости 8. Конденсат возвращается в нижнюю часть емкости 8, а ее верхняя поверхность, примыкая к нижней поверхности мощного охладителя 7 силовых транзисторов коммутатора 1, интенсивно охлаждается. Это позволяет уменьшить объем жидкости 10, требуемый для охлаждения элементов блока 3, и соответственно объем емкости 8 до необходимого для охлаждения компактно смонтированных тепловыделяющих элементов блока 3.
Таким образом, размещение блока 3 в емкости 8, частично заполненной жидкостью 10, и примыкание верхней поверхности емкости 8 к нижней поверхности охладителя 7 (увеличивающее эффективность иммерсионного охлаждения) позволяют плотно монтировать элементы, входящие в состав блока 3. Возможность более компактного монтажа элементов в блоке 3 используется для повышения надежности модуля за счет выполнения источника 5 в виде двух взаимно резервируемых источников 11, каждый из которых представляет собой DC/DC преобразователь.