IGBT功率模块新型直接冷却技术研究.pdf

ELECTRICDRIVE 2014 Vo1．44No．1 电气传动 2014年 第44卷 第1期 IGBT功率模块新型直接冷却技术研究 孙微 ，刘钧 。，马羽中慧 ，曾志刚 (1．中国科学院电工研究所 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室 电驱动系统大功率电力电子器件封装技术北京市工程实验室，北京 100190； 2．丹佛斯 自动控制管理(上海)有限公司，北京 100027) 摘要：分析了当前应用的几种IGBT(insulatedgatebipolartransistor)功率模块冷却技术的现状和特点，同时 介绍了Danfoss公司发明的新型直接冷却技术ShowerPower，详细分析了其设计原理和技术特点。随后针对 1700V／1000A的IGBT模块，使用CFDesign流体仿真分析软件，应用带有流量分配元件的ShowerPower冷却装 置进行 了多工况的仿真分析，得到了功率模块的温度场分布(包括IGBT芯片的结温)及冷却装置内的速度 场。同时，设计实验对仿真结果进行验证。结果表明，ShowerPower技术能够有效改善功率模块内部芯片温度 分布的均匀性，从而提高功率模块电气性能。 关键词：功率模块 ；直接冷却；ShowerPower技术；温度场 中图分类号：TM464 文献标识码：A NewDirectCoolingTechnologyResearchofIGBTPowerM odule SUNWei，LIUJun，MAChong—hui2,ZENGZhi—gangz (1．BengEngineeringLaboratoryofElectricalDriveSystemPowerElectronic DevicePackagingTechnology，KeyLaboratoryofPowerElectronicsand ElectricDriveInstituteofElectricalEngineering，ChineseAcademyof Sciences：InstituteofElectricalEngineering，ChineseAcademyof Sciences，Beng100190，China；2．DanfossAutomaticControls Management(Shanghai)Co．，Ltd．，Beijing100027，China) Abstract：ThecharacteristicsnadcurrentsituationofthemainapplicationsofIGBT powermodulescooling technologywereanalyzed，and introducedShowerPower，which isanew directcoolingtechnoloyg inventedby Danfoss，alsoanalyzedtheprinciplesandtechnicalcharacteristicsofShowerPowerindemil．Then calculatedthe temperaturefieldandvelocityfieldoftheShowerPowercoolingdevicewithCFDesignaimingat1700W 1000AIGBT powermodule．Experimentswereconductedtoverifyhtesimulationresults．Theresultsshow thathteShowerPower technologyCa／1effectivelyimprovetheuniformityof thetemperaturedistributionof internalchips，the