本发明属于功率器件的散热技术领域，尤其涉及一种功率器件散热结构及逆变器。
背景技术：
在大型地面光伏电站中使用的光伏逆变器主要有集中逆变器、组串逆变器和集散逆变器。集中逆变器为单级变换器，后两种逆变器均由“升压 逆变”两级变换器组成，因此在相同功率段时，组串逆变器和集散逆变器的成本和体积都会比较高。随着光伏行业“平价上网”时代的到来，光伏电站对光伏逆变器成本要求越来越高。
目前，行业内各个厂家通过提高单机功率以实现降低逆变器的单瓦成本，比如从2014年组串逆变器单机功率普遍在20kw以下，到了2020年，各厂家组串逆变器已经做到单机200kw以上，单瓦成本从0.2元/w降到0.08元/w，降本效果显著。单机功率的提高需要接入更多的光伏组串，以两路组串组成1个mppt的boost电路为例，在20kw逆变器上，只需接入4个组串，内置两个boost电路，但在225kw逆变器，需要接入24个组串，内置12个boost电路，这就需要增大逆变器机柜体积以放置更多的boost电路，同时逆变器重量也会增加，这就会增加现场安装的难度和工作量，也不方便后期更换和维护。这就要求提高光伏逆变器的功率密度，尽可能的降低机柜的体积和重量。目前，各厂家100kw以上的光伏逆变器中的boost电路大多使用igbt模块，如英飞凌的easy3b封装的igbt模块等、vincotec的flow2封装的igbt模块等，并将igbt模块压接在单面散热器上，缺点是功率密度低、功率模块成本高，同时igbt模块发热比较集中不利于散热。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种功率器件散热结构，旨在解决现有的功率器件功率密度低、成本高及功率模块发热集中不利于散热的问题。
本发明实施例是这样实现的，本实施例提供一种功率器件散热结构，包括，散热器、所述散热器的至少两侧均间隔设有多个单管封装的功率器件，所述散热器和所述功率器件之间设有陶瓷基片，所述散热器的底部设有风冷装置，用于带走从多个所述功率器件导入所述散热器的热量。
更进一步地，所述散热器包括，两相对设置的基板，两个所述基板之间设有多个散热齿片，所述基板的外侧压接有所述功率器件。
更进一步地，所述陶瓷基片和所述功率器件通过弹性刚片连接。
更进一步地，所述功率器件采用t0247封装或t0220封装。
更进一步地，所述陶瓷基片为氧化铝材质或氮化硅材质。
更进一步地，所述陶瓷基片的两侧均涂有导热硅脂。
更进一步地，所述功率器件上还粘贴有用于测量功率器件温度的温度传感器。
更进一步地，还包括报警装置，用于当所述功率器件的温度在预设时间内上升的频率大于预设阈值时，输出告警保护信号。
更进一步地，本发明还提供一种逆变器，包括上述的功率器件散热结构。
本发明通过在散热器的至少两侧均间隔压接有单管封装的功率器件，本发明充分利用散热器齿片的长度，降低齿片上的温度梯度，提高了功率器件的功率密度，同时充分利用散热器背面的空间，提高单位面积的散热功率。另外，单管封装的功率器件相比较模块封装成本低，并且本发明功率器件的发热点较为分散，解决了现有功率器件发热集中不利于散热的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的功率器件散热结构的结构示意图
图2是本发明实施例提供的功率器件散热结构的另一结构示意图；
图3是本发明实施例提供的功率器件压接的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的功率器件的结构示意图。
附图标号说明：
10、散热器；11、基板；12、散热齿片；20、功率器件；21、温度传感器；30、陶瓷基片；40、弹性刚片；41、螺钉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有的光伏逆变器的功率器件主要采用将多个功率组串封装成igbt模块，这样就不利于集中散热，并且功率密度低以及功率模块成本高，而本申请将功率器件进行单管封装，压接在散热器的至少两侧，一方面充分利用齿片的长度，降低齿片的温度梯度，提高了功率器件的功率密度；另外一方面充分利用了散热器背面的空间，提高单位体积的散热功率。并且相对于模块封装的功率器件，封装成本低，且本发明的功率器件发热点较为分散，解决了现有的功率器件发热集中不利于散热的问题。
实施例一
参照图1至图3，本发明提供了一种功率器件散热结构，该散热结构包括：散热器10、散热器10的至少两侧均间隔设有多个单管封装的功率器件20，散热器10和功率器件20之间设有陶瓷基片30，散热器10的底部设有风冷装置，用于带走从功率器件20导入散热器10的热量。
在本发明实施例中，功率器件20包括但不限于mos管、igbt、二极管、三极管等，具体地，功率器件20为2个igbt功率单管和2个单管二极管组成，其中，2个igbt功率单管串联，2个单管二极管串联。igbt功率单管和单管二极管串联。可以理解的是在其他实施例中，功率器件20也可以全部是igbt功率单管，或是单管二极管，具体情况根据实际需要设置。
具体地，功率器件20均匀间隔设置在散热器10相对的两侧，可以理解的是在其他实施例中，功率器件20可设置在散热器10的其他三个侧面或四个侧面，具体根据散热器10的实际散热效率设定。
风冷装置设置在散热结构的底部，出风口在散热结构的顶部，在本实施例中，散热结构竖直放置，底部放置风扇鼓风吹入，顶部为出风口，以快速的将热量从顶部散出。
本发明实施例将功率器件20进行单管封装，均匀压接在散热器10的至少两侧，一方面充分利用散热器齿片的长度，降低散热齿片的温度梯度，提高了散热效率；另外一方面充分利用了散热器背面的空间，提高单位体积的散热功率。并且相对于模块封装的功率器件，成本低且发热点较为分散，解决了现有的功率器件发热集中不利于散热的问题。
实施例二
在实施例一的基础上，散热器10包括，两相对设置的基板11，两个基板11之间连接有散热齿片12，基板11的外侧压接有功率器件20。
散热器10的散热齿片12位于两块基板11的中间位置，这样形成的风道位于两块基板11的中间位置，可以有效利用散热齿片12进行导热。相比单面散热器，在风道中流过相同的风量时，可以带走更多热量，实现在相同散热器体积下达到更高的功率。
进一步地，功率器件20通过弹性刚片40压接在陶瓷基片30上，相邻的两个功率器件10压接在同一个陶瓷基片30上，弹性刚片40的一端通过螺钉41固定在基板11上。本实施例通过弹性刚片40压接在功率器件的表面，压接方式灵活方便，便于操作。
进一步地，陶瓷基片30的两侧涂有导热硅脂。功率器件20与陶瓷基片30，以及陶瓷基片30与基板11之间均涂有导热硅脂，陶瓷基片30的材质可以是氧化铝材质，也可以是氮化铝或氮化硅材质。在陶瓷基片30的两侧均涂有导热硅脂，以利于将功率器件10上的热量快速的传递至散热器10。
实施例三
在实施例一的基础上，功率器件20采用t0247封装或t0220封装。本发明实施例对每个功率器件20单独封装，成本低，且可分散热源，有利于散热。
进一步地，功率器件20的电路选择飞跨电容三电平boost拓扑，因采用单管压接，可根据电路拓扑结构选择不同的功率器件。
在本实施例中，散热器10两侧的igbt功率管使用to247封装的单管，igbt单管在市面上的电压、电流规格种类繁多，本实施例可根据系统设计要求很灵活地组成不同电压等级和功率等级的功率模块。igbt功率单管均匀地压接在基板11上，相比使用模块封装的igbt，这样可以使igbt发热点较为分散，解决发热集中的问题。而且，一般相同功率的igbt的单管封装要比模块封装价格低很多，有效降低了成本。
实施例四
参照图4，在上述任一实施例的基础上，功率器件20上还设有用于测量功率器件温度的温度传感器21，温度传感器21粘贴在功率器件20上，能实时精准的测量功率器件的温度。
相对于传统的测量功率管温度方法是将ntc测温点放置在功率管附近的散热器上，然后再通过测试数据估算晶圆的结温，这样测量误差大，温度时效性较差，而且，如果功率管没有良好的压接在散热器上时，功率管温度会异常升高，无法对功率单管进行保护。
本实施例的弹性刚片40压接在功率器件20的表面，压接面积小，功率器件20的表面有足够的空间安装温度传感器21。本实施例通过将温度传感器21粘贴在功率单管上，可实时且精准的采集功率单管的温度。
进一步地，该散热结构还包括报警装置，用于当功率器件20的温度在预设时间内上升的温度系数大于预设阈值时，输出告警保护信号。
具体地，记录第一时间t1的温度值t1，及第二时间t2的温度值t2，预设时间内温度上升的温度系数等于第一时间和第二时间的温度差与时间差之间的比值，当该比值大于预设阈值时，则输出报警信号，说明功率单管温升过快或者是热量没有及时得到散发，以输出警告信号，避免温度过高损坏功率器件。
实施例五
本发明还提供一种逆变器，包括上述任一实施例的功率器件散热结构，在此不再赘述。
本发明的逆变器，通过将igbt功率单管压接在散热器的至少两侧，一方面利用散热齿片的长度，降低了散热片的温度梯度，提高了igbt单管的功率密度；另一方面充分利用散热器背面的空间，提高单位体积的散热功率，并且相对于模块封装的功率模块，本发明的逆变器采用单管压接，成本低，且发热点较为分散，解决了模块封装的逆变器发热集中不利于散热的问题。
本发明的功率器件散热结构，通过在散热器的至少两侧设置功率功率器件，并在散热器的底部设置风冷装置，一方面充分利用散热器齿片的长度，降低散热片的温度梯度，提高了散热效率；另外一方面充分利用了散热器背面的空间，提高单位体积的散热功率。并且相对于模块封装的功率管，本发明的发热点较为分散，解决了发热集中不利于散热的问题。本发明散热器的齿片位于两块基板的中间位置，这样形成的风道位于两块基板的中间位置，可以有效利用齿片进行导热。相比单面散热器，在风道中流过相同的风量时，可以带走更多热量，实现在相同散热器体积下达到更高的功率。散热器两侧的igbt功率管使用to247封装的单管，均匀地压接在散热器基板上，相比使用模块封装的igbt，这样可以使igbt发热点较为分散，解决发热集中的问题。而且，一般相同功率的igbt的单管封装要比模块封装价格低很多，有效降低了成本。另外，通过在功率单管上粘贴温度传感器，并加入报警装置，当在预设时间的温度上升系数大于预设阈值时，输出报警保护信号，以避免损坏功率单管。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种功率器件散热结构，其特征在于，包括：
散热器、所述散热器的至少两侧均间隔设有多个单管封装的功率器件，所述散热器和所述功率器件之间设有陶瓷基片，所述散热器的底部设有风冷装置，用于带走从多个所述功率器件导入所述散热器的热量。
2.如权利要求1所述的功率器件散热结构，其特征在于，
所述散热器包括，两相对设置的基板，两个所述基板之间设有多个散热齿片，所述基板的外侧压接有所述功率器件。
3.如权利要求1所述的功率器件散热结构，其特征在于，
所述陶瓷基片和所述功率器件通过弹性刚片连接。
4.如权利要求1所述的功率器件散热结构，其特征在于，
所述功率器件采用t0247封装或t0220封装。
5.如权利要求1所述的功率器件散热结构，其特征在于，
所述陶瓷基片为氧化铝材质或氮化硅材质。
6.如权利要求1所述的功率器件散热结构，其特征在于，
所述陶瓷基片的两侧均涂有导热硅脂。
7.如权利要求1所述的功率器件散热结构，其特征在于，
所述功率器件上还粘贴有用于测量所述功率器件温度的温度传感器。
8.如权利要求1所述的功率器件散热结构，其特征在于，
还包括报警装置，用于当所述功率器件的温度在预设时间内上升的频率大于预设阈值时，输出告警保护信号。
9.一种逆变器，其特征在于，
包括权利要求1至8任一所述的功率器件散热结构。
技术总结