近日，合肥综合性国家科学中心能源研究院智慧电力中心在塑封型功率模块研究方面取得了显著进展。我们提出了一种简单而有效的方法，即通过塑封工艺代替传统的灌封工艺制作了塑封型功率模块，相比于灌封工艺具有更好的可靠性与更低的计寄生电感，同时我们还设计了其水冷功率单元，使得其在运行过程中很好的降低模块的结温。相关研究成果以“一种适用于Pinfin型功率模块的水冷功率单元”为题申请了发明专利。
通常来说，电力电子装备在运行过程中，其功率模块的温升应控制在40~45℃，如果超出这个范围，则功率的耗散就会造成模块内部的芯片结温升高，从而导致模块的性能随结温升高而降低，甚至会造成模块的失效。在一定温度范围内，功率器件的温度每升高5℃，可靠性就要下降一个数量级，如果没有良好的散热装置将难以充分发挥SiC器件的潜能。
现有的功率模块传统散热方式主要有以下三种。1）空气冷却：也称为自然冷却，一般将电力电子元器件的发热核心部位与散热器相接触，通过空气的自然对流方式传导出来。其优点是结构简单、安装方便、成本低。但其主要应用在通讯设备上的功率模块，散热功率无法满足大功率模块的的散热需要，其体积偏大，散热效率低。2）强制风冷：这是目前最普遍的散热方式，一般将电力电子元器件的发热核心部位与散热器相接触，然后再通过风扇的转动，来加强空气的流动，通过强制对流的方式将散热翅片上的温度传至周围环境。其优点是结构简单，价格低廉，安全可靠，技术成熟。但是其降温的效果有限，不能将温度降至室温以下，同时风扇寿命还有时间限制。3）水循环冷却：其原理是利用水泵驱动水流经过热源，循环带走散热器的热量进行吸热传递。其散热效率高，热传导率为传统风冷方式的20倍以上。水冷板散热一般采用型材的铝板，内部具有循环通道的腔体，再加腔体两端用密封胶密封盖板，起到散热功能，但是其通常采用液体浸没散热器，没有形成层流与湍流，无法充分接触功率模块的散热器，散热效果不佳。
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于带Pinfin型功率模块高效散热的水冷功率单元。针对目前1）传统强迫风冷散热无法满足大功率散热的需要；2）传统液冷散热无法形成扰流，层流或湍流，不能充分接触功率模块的散热器等问题，本发明专利提出了一种适用于带Pinfin型功率模块高效散热的水冷功率单元，该水冷板结构能够充分增加Pinfin与流过其表面的冷却介质之间的接触面积，及其功率模块与水冷功率单元的的紧密接触，从而提高热交换效率。其次该水冷功率单元能够实现横向及纵向扩展，从而适应不同数量功率模块的串并联应用，适应于不同的工作场景，为解决功率模块散热问题提供了技术支撑。
该发明专利第一发明人为智慧电力中心研究人员於少林，王佳宁教授，江益洋老师，吴浩等为其他发明人。本研究得到合肥综合性国家科学中心能源研究院重大培育专项、高校协同创新项目，安徽省发展和改革委员会、安徽省科技厅基金、安徽省自然科学基金等项目的资助。
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