IGBT用水冷板式散热器的数值模拟

在电力电子设备功率密度日益增长的背景下,散热设计成为产品可靠性设计的关键瓶颈。文中以冷板式强迫液体冷却系统的数值模拟为例,介绍了冷板式强迫冷却系统的优势以及该系统数值分析的原理和计算方法。对具体IGBT模块进行的散热仿真模拟验证表明,水冷系统具有集成度高、模块化强、散热效率高、能耗低、噪声低、占地空间小等众多优势,可以很好地控制高功率模块中IGBT芯片的温度,有利于IGBT模块等器件长期安全可靠稳定地工作,可降低模块的故障率,提高整机产品的可靠性。     

IGBT模块封装热应力研究

为解决绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块在实际应用的可靠性提高、预测模块的寿命等问题,将有限元仿真技术应用到实际可靠性温度循环试验中。开展了多层结构的热应力理论分析,建立了层状结构的最大热应力和IGBT模块在实际应用中分层率之间的关系,提出了“通过计算模块在工作环境下的温度变化产生的最大热应力来预测模块实际使用过程中分层率的变化情况”的方法。进行了IGBT模块的温度循环可靠性试验。试验结果表明,通过利用最大热应力来预测IGBT模块分层率的方法与实验结果相吻合,计算结果比较精确。     

一种电动汽车充电模块的微通道散热器特性研究

根据电动汽车充电机中大功率模块IGBT板的产热特性,设计了一种具有辐射状流道的散热器,并通过fluent数值模拟,对其入流速度、出口宽度以及一级流道的个数等参数对散热器散热性能的影响进行分析。研究表明:(1)辐射状流道的散热器使得IGBT板表面温度分布较均匀,从中心向外,温度成逐渐递增趋势,越靠近中心部位,IGBT板的散热效果越好。(2)入口流速较大、出口较宽的散热器散热性能较好;一级流道的个数为8的散热器与一级流道为4的散热器相比,流道分布范围内的温升相对较小,散热性能较好。     

高功率密度的IGBT驱动电路研究

针对集成IGBT模块的驱动要求,以高功率密度为目标,采用HCPL-316J设计了一种小体积的IGBT驱动保护电路。介绍了驱动保护电路的原理、计算以及试验分析过程,试验结果验证了该电路的正确性和可靠性,具有一定的实用价值。     

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。     

基于电参数饱和压降的IGBT模块结温在线测量法

IGBT模块的工作性能、寿命及可靠性与结温密切相关。因此,关于IGBT模块结温探测方法的研究对指导器件安全可靠的使用和进行器件的可靠性评估具有极为重要的意义。本文首先阐述了IGBT模块结温测量的重要性,然后分析、对比各种测量IGBT结温的方法,确定了基于饱和压降的温敏参数测量法;接着进行了硬件选择,搭建了实际测量电路,获取了IGBT饱和压降与结温的多组数据,并对数据进行了处理,最终确立了二者的关系。     

一种IGBT模块的新型建模与瞬态仿真方法研究

针对所采用的仿真方法无法全面评价IGBT模块可靠性的问题,提出了一种新型的IGBT模块仿真方法:对IGBT模块工作过程中的瞬态损耗进行了分析和计算,并对IGBT模块进行三维建模与瞬态下流固耦合仿真。以FS800R07A2E3为例,采用一维仿真分析计算其瞬态损耗,并将瞬态损耗等效为半正弦波,作为一维边界条件加载至三维仿真模型;同时基于Star-CCM+软件,采用瞬态仿真与流固耦合仿真相结合的方法,仿真得到了模块内部温度场分布云图和芯片最高结温波动数据,并采用英飞凌实验数据验证了仿真模型的准确性。研究结果表明:模块内部三相的不均匀性在2℃左右,瞬态仿真下的最高结温比稳态仿真下高7℃左右;该仿真方法更加接近IGBT工作的实际情况。     

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。     

关于IGBT模块损耗的研究

对IGBT的结构以及特点进行了简要概括,并对IGBT的损耗进行研究,给出损耗的计算方法,阐述了IGBT在应用中的保护措施,为电路设计、器件参数及散热器的选择提供了重要依据。     

新型全数字交流变频装置在模块钻机上的研究应用

交流变频传动系统分为直流传动和交流传动两种,为提高模块钻机运行、检测和管理的自动化水平,提高电气稳定可靠性,交流变频传动系统广泛应用于钻机模块。本文针对交流变频系统相关的转矩控制与谐波抑制等关键技术,对新型全数字型交流变频装置进行了深入研究。该种交流变频传动系统采用IGBT整流技术(ISU)和直接转矩控制技术,不仅使得电机转速和转矩控制更加准确,而且降低了系统谐波含量,提升了电网的电能质量。     

基于ANSYS Icepak的热管模块设计与仿真分析

NVIDIA JETSON TX2高功率系统芯片的散热功率一般在25 W左右,一般的风扇与肋片式散热器组合的散热方式存在体积大、高度高、不方便整合在小型系统中等问题,而热管、风扇、铜鳍片散热器组合的散热方式具有高度低、体积小、传热效率高等优点。文中首先对热管模块进行结构设计;然后对热管模块设计的合理性进行计算验证,并利用ANSYS Icepak对热管模块进行热稳态仿真,发现主要芯片的温度都在要求范围内,表明设计合理;最后将热管模块装入系统进行温度测试。结果表明,主要芯片的计算、仿真与实验的温度基本一致。     

热管模组在机载ATR密闭机箱中的应用研究

某机载电子设备（ATR）密闭机箱内集成了多个中央处理器（Central Processing Unit, CPU）热源,单个CPU热源的热功耗达到了80 W。为了解決整机在高温环境下的散热问题,文中给出了一种基于热管模组的机箱散热结构。通过对热管模组的结构设计,在实现机箱密闭结构的基础上,将每个热源的热量快速传导至机箱两侧的风道内,提高了热源与外界热沉之间的导热效率。对热管模组中的热传导结构、肋片散热器的参数设置以及风机选型进行了理论分析计算,得出了热管模组具有导热效率高、热阻低的性能特点。借助ANSYS Icepak热仿真软件,对热管模组的散热性能进行了模拟仿真,并对仿真结果与设备在高温试验环境下CPU的温度测试结果进行了对比。对比结果表明,热仿真在设计阶段能够比较真实地反映热设计效果,热管模组的散热性能满足机箱的散热需求,解决了机箱内部多热源的散热问题。文中解决ATR密闭机箱多热源散热设计的有效方法对类似机箱的热设计具有参考价值。     

高热流密度功率器件热设计及实验研究

雷达系统中的DAM模块发热量大,热流密度高,其散热性能直接影响功率器件运行的可靠性。对从功率器件到散热器之间的传热路径以及散热器风道侧参数进行优化设计,确定在热源上焊接铜板以降低热流密度、选择导热性能优异的界面接触材料、冷板局部焊接铜板以减小平面方向温度梯度、增加散热器翅片高度和加密散热器翅片排布等优化设计方法改进常规风冷散热方案,并对优化后的风冷散热方案进行实验研究,实验结果与仿真结果相吻合,验证了风冷散热优化方案的可行性。     

车载式全固态发射机结构与热设计

全固态发射机功耗大、产生的热量高,安装于方舱内时因空间狭小、设备密集导致各组件和机柜温度不均匀、冷却效果差。文中通过对功率放大单元总功耗的核算,采取功放模块和稳压电源模块的散热器上下并排安装、风道共用的由前至后、左右双风机抽风的风冷散热方式,设计了末级高功放的微波功率管和开关电源的调整管等发热器件直接镶嵌在经过铣槽抛光的铝质散热器内的结构形式。经过对结果的核算,验证了该热设计的合理性,对于高密度固态发射机结构总体方案的设计和工程实践具有借鉴意义。     

翅片热板散热器的设计

针对功率电子元器件散热的需要,设计一种新型功率电子元器件新型散热器一翅片式平板热管散热器,并通过强度较核了设计的合理性,通过实验检验了设计的可靠性.     

带有强化冷凝段的热管散热器三维温度场数值模拟分析

为了解决高热流密度器件的散热问题而设计一种带有强化冷凝段的热管散热器,模拟不同的运行工况,对其散热效果进行了数值计算,并与其他类型的热管散热器进行了比较。结果表明:新型散热器由于热管设计结构的改变,使其换热温差增大,而且使散热器底板的均温效果更好,可以有效地降低高热流密度器件的工作温度。     

重叠式多套管换热器结构与管头密封设计

多套管换热器具有不易堵塞、拆洗更换内管简单方便等特点,可满足高粘易堵介质换热的使用要求。其内管与管板可拆式非焊接密封连接是影响设备整体密封可靠性的关键。介绍了一种多套管换热器及内管可拆卸的密封结构,其密封采用螺纹球面内管接头加填料函密封形式,在实际应用中得到了满意的密封效果。