IGBT功率模块散热系统设计与分析

根据IGBT的工作原理,建立了IGBT功率模块的功率元件损耗的计算方法;使用热阻等效电路法分析和研究了功率元件及散热器热传导过程和温度场的分布情况,利用ICEPAK软件对功率模块在不同冷却风速条件下的散热过程和温度分布情况进行仿真,得到了不同风速对冷却效果的影响程度以及保证模块可靠工作的最低风速。     

基于数值分析牵引电机冷却水道流动传热分析

牵引电机冷却水道内冷却液的流动与传热是冷却系统工作的核心环节。水道内壁面直接与冷却液接触发生热交换,使电机散发的热量以对流换热的形式通过壁面传递给冷却液并进入冷却环路。根据四种不同结构的牵引电机冷却水道结构特点,针对牵引电机冷却系统的流动与传热特性建立基于有限体积法冷却系统数值仿真模型,并建立冷却水道冷却效果评价模型,通过对不同结构冷却水道流动与传热的数值模拟,分析比较冷却水道的冷却效果。搭建牵引电机温升及效率特性试验平台,通过试验得到电机在各种工况和冷却条件下效率及温升的重要试验数据,为冷却系统的设计提供重要参考依据。同时,通过试验结果和仿真结果的对比研究,验证数值仿真的可靠性。可以看到,采用数值方法设计和研究牵引电机冷却系统充分体现了数值模拟的低成本、速度快和结果全面的优势,是今后设计和开发工作的重要方向和主要手段。     

在不同风速下沥青路面热再生加热系统功率选择

风速对红外辐射现场加热的效果有较大的影响。不同风速下,红外辐射加热系统功率的适当调整对热再生效果具有重要意义。通过Fluent软件对沥青路面红外辐射现场热再生温度场在不同风速下的变化规律进行分析,结果表明随着风速的提高,加热效果有数量关系的下降,为加热系统功率的选择提供了合理的依据。     

某电动车用功率模块温升与冷却需求分析

对某款新能源电动汽车所使用功率模块IGBT的温升进行了研究,对功率模块单件进行仿真并对模块驱动器进行台架测试对比,分析认为模块仿真数据与实测数据基本一致;同时研究了整车冷却系统控制策略,并提出一种对模块采集温度加入补偿值来作为判断冷却系统提前进入保护的控制方法,为IGBT温度保护及整车冷却系统的策略制定等提供参考依据。     

矿用自卸车牵引变流器的振动测试及仿真

针对矿用自卸车无振动试验标准参照的现状而导致核心部件牵引变流器结构可靠性难以评估的问题,对某型号矿用自卸车牵引变流器安装部位进行了振动加速度数据采集,并进行了数据检验、功率谱密度计算和数据归纳,得到了空载和满载两种工况不同振动方向的实测振动加速度谱密度曲线。为进一步解决振动试验台在验证时无法按照产品使用寿命长时间运行的问题,对实测谱进行了加速计算,将振动量级提高而试验时间大幅度缩短。对牵引变流器进行了有限元建模、模态分析和基于加速实测谱的随机振动分析,得到了表征结构应力水平的1σ应力分布,最终确定了牵引变流器的结构疲劳寿命满足使用要求。振动测试及仿真分析方法可为同类产品开发提供参考。     

基于EN 45545的轨道车辆牵引变流器结构耐火设计与验证

为验证牵引变流器结构耐火能力,以某型调车机车为例,基于EN45545标准开展耐火设计和试验验证。经过试验验证,该牵引变流器结构耐火设计符合EN 45545的耐火要求,为轨道车辆牵引变流器结构耐火设计提供有力的依据。     

高温高压—真空催化样品传递机构设计与研究

为了研究催化材料由高温高压到真空环境的物化性能改变,设计了一种专用样品传递机构,主要包括加热室主体、高压装置、对接装置和液体冷却系统。设计过程综合运用Pro/ENGINEER、ANSYS软件分析加热室主体结构与温度场分布,解决了样品传递过程中样品预紧、加热加压、冷却隔热及温度分布控制等问题,实现了在特定条件下与其他机构的真空对接与样品传递功能。测试实验表明:该机构工作区域的径向温度呈分段函数分布,且在不同区间存在较大的函数变化率,确保了催化样品的实验环境。为该类机构的设计提供了一种参考。     

高速列车牵引变流器的故障机制及可靠性模型

以高速列车牵引变流器为对象,研究其故障机制和可靠性模型。分析了高速列车牵引变流器的组成及各部件的故障机制,建立了变流器的故障树。在此基础上,研究了牵引变流器的可靠性串联模型,进而应用马尔可夫过程分析方法建立了高速列车牵引变流器的马尔可夫模型。利用所建模型推导出牵引变流器的稳态可用度、系统维修系数和系统故障前平均工作时间等可靠性参数,采用Matlab／Simulink软件平台进行建模仿真。结果表明,该模型能有效估计系统可靠性参数,为高速列车牵引变流器的可靠性设计与预测提供了参考依据。     

牵引电机冷却系统流固耦合传热分析

牵引电机功率大、损耗大、散热空间小,保证其良好的冷却散热性能是车辆安全运行的重要保障。建立牵引电机冷却系统流固耦合传热仿真模型,结合牵引电机冷却水道评价指标,分析冷却系统流体场与固体场相互耦合的传热过程,分析冷却系统流场对电机内部温度场的影响,研究冷却液、电机损耗、入口温度、水道宽度等对温度场的影响。结果可知:冷却液流量的增大可以有效降低电机温升,电机绕组损耗对电机温升的影响远大于电机定子损耗对电机温升的影响;水道宽度在18mm时冷却结果最优。搭建牵引电机温升试验平台,分析电机损耗、电机内温度、冷却系统的温度等,获得冷却系统对牵引电机温升的影响规律,并与模拟值进行对比,从而验证了仿真模拟的准确性,分析结果可以作为设计参考的依据。     

基于双环控制的光伏制氢变流器设计与仿真

变流器是实现光伏发电适用于制氢系统的重要器件,因此,研究变流器相关技术具有十分重要的使用价值和理论意义。该文研究了光伏制氢变流器及双环控制方法。首先,根据光伏制氢系统要求分别计算Boost电路和Buck-Boost电路的元件参数。然后,设计了光伏发电模块的控制回路,通过控制Boost电路中IGBT的导通和关断来升高光伏阵列的输出电压,使其能够达到最大功率点。设计基于电流环和电压环相结合的双环控制策略,控制电路中开关的导通和关断,保证系统输出电压和功率的稳定。储能模块的控制回路通过控制Buck-Boost电路中IGBT的导通和关断,实现蓄电池的充电和放电使得母线电压保持稳定。蓄电池的控制回路采用双环控制,使得光伏制氢系统的控制精度更高。完成设计后搭建光伏制氢系统仿真模型,观察系统在不同情况下的输出波形,验证设计的可行性。     

燃料电池客车集中冷却系统仿真与优化

为了解决氢燃料电池客车的各类独立冷却系统并存、系统冗余、所占空间大的问题,目前主要方法是尽可能对各放热元件进行集中冷却,因此集中冷却系统的设计方法变得越来越重要。基于某氢燃料电池客车厂提出的某车型集中冷却系统冷却效果不理想课题,运用KULI软件对集中冷却系统进行建模、仿真分析,提出系统优化方案：改变风扇直径和放热元件集中冷却系统水循环回路拓扑图。研究结果表明,运用KULI软件对氢燃料电池客车集中冷却系统进行建模,通过仿真分析可以优化集中冷却系统,从而解决冷却效果不理想问题。     

一种应用于大功率设备的热管散热器改良方法

热管是一种具有极高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内工质的气液相变来传递热量,然而伴随着电子元件的大功率化,热管散热器已经不能满足当今的散热要求。现介绍一种应用于城市轻轨牵引变流器的冷却单元,其利用了平板微热管阵列的特性,并对散热效果加以改良。改变肋高、肋片倾斜角度,利用模拟软件ICEPAK对改良方法进行模拟,最终结果表明,利用平板微热管阵列作为散热肋片并加以优化,符合大功率设备散热要求。     

基于Flotherm的大功率IGBT散热器设计与仿真

在伺服控制驱动领域,要求绝缘栅双极型晶体管(IGBT)散热器结构紧凑,安装空间有限,同时要求大功率输出且长时稳定工作。为解决问题,设计了一种兼具风冷和水冷的散热器,并利用Flotherm软件对IGBT元件和完整的散热器建立高质量的仿真模型,通过软件仿真计算得到了该散热器翅片槽和水冷管道的流速分布、IGBT元件和散热器的温度分布。同时,利用仿真结合工程实际经验,针对风冷散热翅片参数及水冷管道的布置,进行了优化设计。最终对比仿真结果与实验数据的相对误差在5%以内。     

某型机载吊舱散热底板冷却效果分析研究

本文介绍了某型机载吊舱底板作为电子设备发热元件散热器冷却效果的分析研究。采用CFD仿真软件对吊舱散热底板中的流场进行了分析,得出不同工况下散热器流道内的风速;采用ICEPAK软件对散热模型进行了仿真计算,对散热方案的可行性进行了详细的分析;并最终通过试验验证。     

轨道交通混合储能系统的研究与实现

为给轨道交通储能系统的前期研究及后期验证提供实验条件,结合轨道交通实际运行工况、功率参数和容量配置等,围绕储能元件特性、变流器系统设计展开研究,选取超级电容和锂离子电池作为储能元件,以双DC/DC拓扑为主电路,dSPACE为控制器,搭建具有牵引耗能和制动馈能的轨道交通混合储能系统。     

电力电子功率器件用风冷散热器换热技术研究

针对电力电子功率器件的散热需求,对用于其冷却的风冷散热器换热技术进行了深入研究.根据功率器件冷却用风冷散热器的结构特点和技术要求,对不同结构的风冷散热器进行热性能试验,并应用仿真计算软件加以辅助验证,最后在相同的温升试验结果下,对比不同结构的风冷散热器在压力损失、单位体积散热量和功率器件安装面均温性等方面的特点.研究结果为类似结构风冷散热器设计提供了参考.     

水冷式压缩机气缸换热的试验研究

通过不同转速下几种冷却水流量的压缩机性能试验,分析、探讨水冷式压缩机最佳冷却水流量,气缸换热的规律;分析了冷却水流量对气缸换热量、功率的影响;初步确定转速与冷却水流量的参考曲线,为压缩机节能降耗及设计、操作提供参考依据.     

基于AMESim发动机冷却系统的参数匹配仿真分析

应用AMESim软件建立了某排量为1.5L的发动机冷却系统的一维仿真模型,利用该模型进行发动机冷却系统各工况点冷却性能的计算,分析了该冷却系统在不同工况下的冷却能力。研究发现,在高温长时间爬坡的工况下,发动机冷却系统的冷却能力难以满足散热要求,易引起发动机出现"开锅"现象。通过对冷却系统的零部件参数进行重新匹配,提出了对原有冷却系统中节温器、风扇的相关参数进行重新匹配的解决方案,并验证了该方案的有效性,研究结果为整车厂和配套厂对冷却系统零部件的选型和开发提供了参考。     

真空钎焊技术在模具冷却系统中的应用

传统的模具冷却系统是通过钻孔的方式加工冷却水路,受加工方式限制,一些复杂、形状特殊以及空间狭小的产品很难设计冷却系统,即使能够设计,其冷却效率也非常低下,这样就容易带来生产周期长,产品尺寸不稳定,注塑工艺调整困难等一系列问题。运用模流分析软件分析模具冷却水道加工方法不同所带来的区别,为真空钎焊技术在模具冷却系统中的应用提供依据。     

IGBT用3D复合热管散热器的数值仿真与实验验证

IGBT元件广泛应用于变频器、逆变器、电力传动等各个方面,随着其工作热耗和自身体积功率密度的不断增大,其散热设计的好坏直接关系到其运行的稳定性、可靠性及使用寿命。文中以应用于IGBT模块冷却系统的3D复合热管散热器为研究对象,详细介绍了其结构组成和工作原理,并通过数值仿真和实验验证,充分评估了其应用优势。该散热器可在有限的结构空间下,使得超高功率密度IGBT模块的温度得到很好的控制,使得器件长期安全稳定地工作,提高了整机产品的可靠性。