基于CFD的储能变流器功率单元结构和散热研究

针对储能变流器功率单元体积小、功率密度高、运行环境条件差的特点,对该功率单元结构和散热参数进行设计和优化。采用SolidWorks进行3D建模,采用计算流体力学(CFD)有限元分析软件进行散热仿真,求得该单元在设置的结构参数和环境条件下散热器的表面温度,并将其与测试结果进行了验证,以翅片数、散热器进出风口面积、散热器材料、风机流量压力、发热功率、热管数量作为设计变量。研究结果表明:散热器翅片数量和间隙设计、风机的合理选型设计、热管的使用使功率单元的散热效率提升,体积减小,成本降低,该功率单元散热完全可满足使用要求。     

低地板轻轨车牵引变流器通风散热设计

采用强迫风冷的变流器必须进行通风散热设计,选用通风机需要考虑的因素为其风量和风压,风量取决于变流器功率损耗,风压与箱体风道设计有关,根据风量确定风机后.风压决定风机的实际工作点;选用散热器的依据为散热器热阻,热阻值取决于通风条件和变流器功耗.对轻轨车牵引变流器功率损耗进行了计算,分析了功率损耗与所需风量以及散热器热阻之间的关系,并通过专业软件fluent,对箱体风道进行CFD仿真和设计,进而结合相关国家标准选择了合适的通风机和散热器.实验结果表明,风道设计以及通风机和散热器的选择合理,符合要求.     

间歇式工作的大功率有轨电车充电模块热设计

随着新型储能式有轨电车的推广,大功率充电装置的功率密度越来越高,为解决间歇式工作模式下充电模块散热系统评估手段缺乏的问题,介绍了一种间歇工作模式下大功率有轨电车充电模块的散热系统设计方法.通过计算充电模块工作的功率损耗、热阻需求来进行风扇和散热器选型,阐述了针对间歇式工作的大功率充电模块的散热系统设计方法,采用Flotherm软件进行了热仿真,最后通过试验验证了热设计方法的可行性.     

风电变流器IGBT散热性能研究

风电变流器设计中,IGBT的散热设计非常关键,介绍了一种适用于风电变流器工程应用的IGBI损耗的理论计算方法,并建立了准确的数学模型。针对风电变流器应用环境的差异性以及不同类型散热器的固有热阻属性,通过flotherm仿真软件搭建普通散热器与热管散热器的仿真模型,仿真对比了不同散热器散热能力的差异。最后,通过实验验证了该设计方法的合理性和实用性,为风电变流器IGBT散热器与散热系统设计提供了重要的参考依据。     

基于SolidWorks的功率单元热力分析

为了提高高压变频器功率单元散热设计的合理性和可靠性,对其进行热力分析仿真研究.通过计算功率单元发热器件的功率损耗,运用热阻和温升的数学模型选择散热器并借助SolidWorks计算机仿真软件,模拟高压变频器功率单元在正常运行时的工况条件,对功率单元进行热力分析.分析结果表明,功率器件的运行温度满足设计指标的要求,验证了功率单元结构排布设计、散热器设计选型方面的合理性.     

模块化功率单元散热结构的设计

介绍了模块化功率单元结构设计的作用,进而对模块化功率单元的散热结构进行了设计.在设计中,对热量损耗进行了计算,对散热风机和散热器进行了选型,并进行了仿真分析.     

东方风电变流器水冷系统简析

本文详细介绍了北欧某项目变流器水冷系统的重要参数的计算过程,包括空气散热器的芯体散热面积的计算、散热电动机选型、膨胀罐选型、冷却液选型、风机导风筒选型、芯体集水盒内的加热器选型。通过阐述风电变流器水冷系统的运行原理,为大功率风电变流器的水冷系统的设计提供了参考。     

基于Icepak的MW级大功率变流器热设计

从主电路损耗计算、热流路径分析、散热通道设计、热仿真分析、试验验证等几个方面详细介绍了MW级大功率变流器的热设计,给出了功率元件损耗计算公式,介绍了热传导路径、散热系统参数计算方法和热设计思路,通过Icepak软件进行了热仿真,最后通过试验验证了所述热设计方法的准确性。     

大功率变流器热设计的多目标优化研究

通过对现有大功率变流器热设计的散热需求、系统成本、散热效率、系统寿命优化等设计方案的多目标综合优化进行研究,提出一种实现多目标优化的大功率变流器热设计方案。从热源功耗计算、散热方案设计、热仿真分析、试验验证等几个方面对方案进行详细介绍,最后通过试验验证了设计方案的准确性。     

基于曲线拟合的PEBB单元散热优化设计

散热优化是功率电子元组件(PEBB)设计的关键环节,良好的散热系统可充分提高PEBB的功率密度,最大限度地提高开关器件的利用率。文中详细计算了PEBB单元开关器件的各项损耗功率,并采用ICEPAK软件对该单元进行散热仿真分析。通过改变PEBB单元中散热器的翅片数目和基板厚度等参数,得出其对单元散热效果的影响,运用曲线拟合的方式确定了这些影响因素与散热效果的函数关系,并通过对函数式求极值给出了散热器结构优化方案,最终通过对比仿真结果与实验数据验证了热仿真设计方法和实验的一致性,证明了该仿真在系统散热优化设计中具有指导意义。     

基于有限元法的高频开关电源PCB热仿真研究

为提高电源工作的可靠性,论文提出通过安装热管散热器的办法来降低高频开关电源PCB的节点温度。基于有限元方法建立了热管模型以及高频开关电源PCB模型,对热管管径以及安装两种散热器的高频开关电源PCB进行热仿真分析。热分析结果表明：在一定功率范围内,管径越大,散热器散热效果越好：安装热管散热器的高频开关电源PCB上器件温度明显低于安装传统散热器,最大温差达到33℃.实际中在不考虑强迫风冷散热设计时可以对PCB进行优化,以及采用热管散热器对高频开关电源进行有效散热。     

75kVA三电平背靠背变流器的散热分析及优化

以75kVA三电平背靠背变流器为对象,先对包括功率母线在内的热源进行分析计算,而后给出了系统的等效热阻网络,并根据热阻网络为变流器设计了基于强迫风冷的散热系统。接着在建立该变流器三维几何模型的基础上用计算流体动力学有限元软件对其进行模拟仿真,分析了母线功耗、器件功耗和风机风量对变流器内热分布的影响规律,并提出了通过配置进风口开孔率和活动挡风板改进散热的措施。最后结合变流器实验装置,利用红外测温仪对带载稳定运行的变流器测试,进行实验验证。实验结果和仿真结果的对比表明,所设计的散热系统可以满足变流器的散热要求,同时各半导体器件散热均匀。所提出的散热设计方法和优化措施,对其他变流器的散热设计有一定的借鉴意义。     

电力电子变流装置散热器状态智能预测方法

该文首先通过建立散热器稳态热阻模型和流体动力学模型,从理论上分析散热器散热性能下降的机理,风道压降的增加和表面传热系数的增大导致散热器热阻增大;其次建立基于集总参数模型的散热器状态预测模型及方案,同时建立功率器件功率损耗计算模型,并通过仿真和实验做了相关验证;最后通过实验得出不同堵塞程度下散热器热阻、热容、热时间常数的变化曲线,为散热器在线状态预测提供新的可行方案.     

风电变流器的水冷系统性能研究

针对一种大功率风电变流器进行了整柜水冷系统性能研究.对变流器系统流量、管路直径、管路压力损失进行了计算和分析,并根据变流器的散热需求进行了流量分配设计.利用 ANSYS软件对整柜水冷散热模型进行建模 和热仿真,采用热仿真计算和样机测试的方法进一步研究了该水冷系统在不同静态压力下,系统压力损失与流量间的关系,并对热仿真结果进行了归纳回归.对大功率风电变流器的水冷系统性能的研究,给其他大功率电力电子产品的水冷系统设计提供了参考.     

大功率三电平中点箝位变流器损耗特性分析

随着大功率变流器容量的提升,功率器件的损耗也逐步增加,从而导致系统的散热及可靠性问题变得更加突出。本文分析了基于IGCT器件的三电平中点箝位变流器各部分损耗的理论计算方法。考虑高压大电流条件下器件电压及电流谐波含量对损耗计算的影响,本文通过电压及电流瞬时值计算功率器件通态损耗、开关损耗,以及缓冲电路损耗,实现变流器系统损耗的准确计算,为大功率变流器不同拓扑结构和调制策略的效率优化分析打下基础,也为系统散热设计提供参考基准。基于负载功率自循环老化原理,本文通过仿真和实验验证损耗计算模型及仿真平台的正确性和有效性,在工程实践上具有一定的实用性。     

基于Fluent的LED路灯模组散热仿真设计

通过改善散热结构设计来降低LED结温已经成为LED路灯模组大规模应用的关键技术之一。考虑充分利用空气自然对流来提高散热效果,本文基于Fluent流体仿真方法研究了空气流动速率和流动方向对五种不同的LED路灯模组散热器散热效果的影响。研究结果表明:①在限定散热器质量和高度条件下,圆管型散热器具有较好的散热效果,这是由于它既具有较大的空气接触面积,又会在尾迹区形成漩涡状的紊流,这可以降低热边界层厚度,减小导热热阻,提高散热效率;②在考虑不同空气流动方向的情况下,空气流向与LED模组平面成45°夹角方向时散热器的散热效果最佳;③最后,模拟空气流动实验验证了本文提出的LED路灯模组散热仿真设计方法的可行性。     

集装箱式储能系统散热优化分析

集装箱式储能产品内部功率器件的散热是影响系统安全运行的主要因素.为满足箱式产品的热设计要求, 基于仿真软件搭建模型,针对集装箱箱壁扰流风机进出风方向、风道结构进行仿真模拟研究,分析不同工况下,集装 箱内的温度分布情况,确定了合理的散热方案及扰流风机设计必要性,为产品的热设计提供了设计依据.     

基于钎焊技术的大功率PEBB散热器性能分析

针对大功率电力电子积木模块(PEBB)功率密度与散热之间的矛盾,提出了一种基于真空钎焊技术的散热器技术方案。首先,通过建立PEBB的功率耗散模型,定量计算出PEBB功率损耗值。然后,通过建立PEBB的热阻抗模型,结合PEBB功率损耗,定量估算出PEBB结温、壳温及散热器自身温升等重要指标参数,从而为真空钎焊散热器设计提供了理论依据。最后,通过flotherm软件仿真并搭建原理样机进行实验验证,实验结果与理论分析值基本吻合,从而证实了该真空钎焊散热器是一种适合于大功率开关器件的较为理想的散热器。     

储能变流器直流电池电流控制研究

针对电网电压不平衡引起的储能变流器直流电池电流二倍频波动问题,分析产生功率波动的原因,建立储能变流器电压、电流双闭环正负序控制数学模型。在研究传统并网变流器控制策略的基础上,通过改变储能变流器的电流内环给定值,来抑制直流电池的功率和电流波动。通过模型仿真,验证了所提控制方法的有效性。     

基于PLECS的SiC逆变器热设计研究

SiC器件在逆变器中的应用,使散热设计成为了高频逆变器的一个关键技术。为此,文章提出一种基于PLECS软件的SiC三相逆变器热设计方法。建立了SiC逆变器总损耗的计算模型,进行了热阻等效,并分析了散热器热阻值几何结构、特性参数的关系。在此基础上以功率10 kW的SiC MOSFET逆变器为应用对象,在PLECS软件中搭建了SiC逆变器的热-电系统,仿真分析了SiC MOSFET的损耗来源,设计了合适的散热器热阻值,根据散热器热阻模型设计散热器并在实验中完成测试,验证了该热设计方法的合理性与正确性。