Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
dies zu berücksichtigen ist eine Reduktion der Umrichterleistung notwendig, bzw. ist der R th
für die
thermische Auslegung mit einem Korrekturfaktor gemäß Tabelle 5.3.2 zu multiplizieren [57].
Höhe [m / ft] Leistungsreduktion Korrekturfaktor für R th(s-a)
0 / sea level 1 1
1000 / 3000 0,95 1,05
1500 / 5000 0,90 1,11
2000 / 7000 0,86 1,16
3000 / 10000 0,8 1,25
3500 / 12000 0,75 1,33
Tabelle 5.3.2 Einfluss des Betriebshöhe über NN auf den Wärmewiderstand
Diese Leistungsbeschränkungen gelten auch für Wasserkühler, wenn die Regelung der Kühlwassertemperatur
über einen Wärmetauscher mit Luftkühlung realisiert ist.
5.3.5 Wasserkühlung
Wasserkühlung von Leistungsmodulen kommt sowohl für Stromrichter besonders hoher Leistung
(MW-Bereich) als auch für Anlagen kleinerer Leistung in Frage, in denen prozessbedingt bereits
ein Wasserkreislauf vorhanden ist (z.B. Fahrzeugantriebe, Galvanikanlagen, Induktionserwärmung).
Bei direkter Abgabe der Wärme des Kühlmittels an die Umgebungsluft wird meist mit
Zulauftemperaturen des Kühlmittels von 50...70°C, in Industrieanlagen mit aktiven Rückkühlern
bei 15...25°C gearbeitet. Das gegenüber Luftkühlung kleinere Temperaturgefälle zwischen Kühlkörperoberfläche
und Kühlmittel kann in zwei Richtungen ausgenutzt werden:
--
höherer Leistungsumsatz, dabei großer dynamischer Hub DT j
der Chiptemperatur je Lastwechsel
(Grenzen hinsichtlich Lebensdauer vgl. Kap. 2.7) oder
--
niedrigere Chiptemperatur, hohe Lebensdauer.
Bild 5.3.11 zeigt beispielhaft für Wasserkühlung einen Aufbau mit 6-fach SKiiP auf Wasserkühlplatte.
Bild 5.3.11 SKiiP4-Aufbau mit Wasserkühlplatte
Einflussfaktoren für den thermischen Widerstand eines Flüssigkeitskühlers sind:
--
die Kontaktfläche zur Kühlflüssigkeit (z.B. Anzahl der Kanäle)
--
der Volumenstrom in Abhängigkeit vom Druckabfall (Kap. 5.3.5.1)
--
das Wärmespeichervermögen der Kühlflüssigkeit (Kap. 5.3.5.2)
--
Turbulenzen in der Strömung
--
Wärmeleitung und -spreizung im Kühlkörper (Kühlkörpermaterial)
--
die Kühlmitteltemperatur (Abhängigkeit von Viskosität und Dichte)
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