逆变器中IGBT模块的损耗计算及其散热系统设计

介绍了一种在工程上比较适用的IGBT模块损耗的理论计算方法,并将其计算结果与厂家给出的仿真结果相比较,精度满足设计要求.在计算出IGBT模块损耗后,利用散热系统热阻等效电路,求出散热器热阻,进而设计出符合逆变器的强迫风冷散热系统.最后,通过ICEPAK软件对散热器进行仿真,由仿真结果表明散热器达到要求.     

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.     

高功率密度SiC静止无功补偿器强迫风冷散热综合建模及优化设计方法

为了提高大功率高功率密度电力电子装置热设计的准确性和设计效率,该文综合热传导、对流换热与流体力学理论,针对电力电子装置的典型强迫风冷散热系统,提出基于截面积二次方根为无量纲特征长度的综合热模型,并提出一种强迫风冷散热系统体积最优的优化设计方法.以380V/50kvar高功率密度静止无功补偿器(SVG)为例,比较所提出的综合热模型与温升实验的热阻,综合热模型平均热阻误差在7％以内,即在SVG满载运行时,散热器平均表面温升的绝对误差ΔTe在1.3℃以内.该文提出的综合热模型相对于传统热模型精度提升62％,证明了综合热模型的准确性.基于所提出的优化方法设计的散热系统体积4.03L,对比传统方法设计的体积5.7L,体积缩小30％,从而证明了该文提出优化设计方法的可行性.     

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.     

变频器中的IGBT模块损耗计算及散热系统设计

提出了一种设计变频器散热系统的实用方法,建立了比较准确且实用的变频器中IGBT(绝缘栅型双极晶体管)模块的通态损耗和开关损耗的计算方法,考虑了温度对各种损耗的影响,采用热阻等效电路法推导得出了散热器及功率器件各点温度的计算公式,并给出了散热器热阻的实用计算公式.在此基础上设计了一套采用强迫风冷的散热系统,计算结果与试验结果的对比,验证了该设计方法的合理性与实用性.     

换流阀相变乳液换热性能及其工程应用研究

通过实验和数值模拟方法获得了相变乳状流体的传热性能,讨论了在相变乳状流体冷却条件下热通量、流量和质量分数对换流阀散热器传热特性的影响,并由实验验证了所采用的模型和算法可靠性.研究结果表明,相变乳状流体平均对流换热系数几乎是水的3倍,相变乳状流体散热器热阻要低于水冷却散热器50％以上,同时相变乳状流体的压降略有提高,约为...     

风冷SiC逆变器的设计方法与封装集成

SiC风冷逆变器省却了复杂的液冷系统,使电动汽车的动力系统更加紧凑。然而,风冷SiC逆变器缺乏系统的设计方法和关键的封装集成路径。提出一种风冷SiC逆变器的分层协同设计方法,包括功率模块、母线电容和散热器3个层次。在功率模块层,采用电-热-力多物理场分析方法,建立SiC功率模块的多维应力模型,提出一种改进的功率模块封装方法。在母线电容层,建立电容容值和纹波电流之间的数学模型,计及纹波电压、纹波电流和成本之间的相互制约,提出母线电容材料选择和电容值最小化的优化方法。在散热器层,采用电-热协同仿真方法,建立风冷散热器的热阻模型,对散热器的结构和材料进行优化设计。在分层优化设计的基础上,研制SiC功率模块和风冷SiC逆变器样机,实验结果验证了所提设计方法和封装集成的可行性。所作研究为SiC逆变器的研究提供了新的研究方向。     

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。     

基于拓扑优化的车用功率模块Pin-Fin设计方法

集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻，是车用电机控制器热管理的发展趋势。然而，传统参数设计方法无法定量表征Pin-Fin的形貌结构，设计自由度低、设计效果欠佳，难以实现Pin-Fin的热-流协同设计。基于变密度拓扑优化方法，该文提出一种Pin-Fin形貌结构的设计方法，建立Pin-Fin设计的变密度拓扑优化模型，分析模型参数对优化结果和收敛性的影响规律，形成以结-流热阻和冷却液压降为目标的协同优化方法，探索Pin-Fin结构的热-流耦合规律和强化换热方法，得到最优的Pin-Fin散热器形貌结构，搭建变流器实验平台和车用电机控制器样机，对标商业化圆形Pin-Fin结构，以及三角形、菱形和水滴形等其他形貌结构，计及母线电压、负荷电流和冷却液流量的影响，实验结果验证了所提模型方法的可行性和有效性。实验结果表明：基于拓扑优化方法设计的Pin-Fin结构，与传统结构相比可以降低12%的结-流热阻，消除了多芯片结温差异的80%，为车用功率模块和电机控制器研究提供新的思路。     

高压变频器散热系统的设计

对6kV, 2.5kW 高压变频器的散热系统进行了研究和设计。提出采用强迫风冷解决变频器的散热问题。在计算出系统各个功率器件发热量的基础上,根据发热量与温升之间的关系,计算出各功率开关器件所需散热器的热阻,选择了合适的散热器,并根据整个系统的发热量和散热器对气流的要求,对风机的选型以及风道的设计进行了探讨,设计了一种前进风后出风,每个散热器都与风腔独立密封连接的抽风方案。试验结果表明,该散热系统能满足运行要求。     

励磁功率柜散热设计

本文阐述了励磁功率柜强迫风冷散热的设计原则,给出了可控硅功耗和温升的计算公式,概述了散热器和风机选型要考虑的主要指标,海拔高度对散热的影响也给予了定量的分析.     

线性放大变频电源的散热设计北大核心

鉴于线性放大变频电源易受温度影响的特性,设计了一套相应的散热系统。通过详细的推导计算,建立了变频电源主放大电路的三极管总管耗的准确计算和估算方法。并利用热阻等效电路表示系统散热路径,且给出了关于热阻的三极管结温表达式。在此基础上,由对散热器、散热风道和通风机的优化设计,研制出一套应用于线性放大变频电源的强迫风冷散热系统。通过Icepak进行热场仿真并与实际试验的结果相对比,验证了设计方案的可行性。     

线性放大变频电源的散热设计

鉴于线性放大变频电源易受温度影响的特性,设计了一套相应的散热系统。通过详细的推导计算,建立了变频电源主放大电路的三极管总管耗的准确计算和估算方法。并利用热阻等效电路表示系统散热路径,且给出了关于热阻的三极管结温表达式。在此基础上,由对散热器、散热风道和通风机的优化设计,研制出一套应用于线性放大变频电源的强迫风冷散热系统。通过Icepak进行热场仿真并与实际试验的结果相对比,验证了设计方案的可行性。     

电动飞机电机控制器风冷散热结构的计算与改进

根据电动飞机的飞行剖面,建立了电机控制器的系统损耗及IGBT模块的热阻网络模型,对电机控制器IGBT模块的温度进行计算。以轻量小型化为目标,对电机控制器的散热结构进行了改进。MATLAB/Simulink系统仿真试验和地面台架样机试验结果表明:改进的风冷散热器能够满足电动飞机电机控制器的散热需求,且重量降低5%。     

晶闸管阀水冷系统流量设计优化研究

为了保证晶闸管的可靠稳定运行,提高水冷系统流量设计的精确度,提出了基于结温限值核算水冷系统流量的优化算法——结温算法。该算法通过预设晶闸管运行结温限值、进阀水温,结合晶闸管的热阻和散热器热阻,计算出阀冷却所需的水冷系统流量值。结果表明,通过结温算法进行水冷系统流量设计,在保证晶闸管运行结温的同时可提升水冷系统的可靠性与经济性,为水冷系统流量设计优化提供理论依据。     

电动汽车SiC MOSFET风冷逆变器的散热器设计

电动汽车驱动逆变器对功率密度具有很高要求,驱动逆变器的散热设计不仅影响电驱动系统能否可靠运行,同时散热系统的体积也成为制约逆变器功率密度的瓶颈。基于20 k W电动汽车Si C MOSFET风冷逆变器,分析散热器热阻与其几何尺寸的关系,在满足逆变器散热要求的条件下,对散热器风扇个数、散热沟槽数、肋片厚度以及散热器的沟槽长度进行设计,并分别采用热仿真和实验对理论设计进行比对。     

基于多种群蚁群算法的多目标动态无功优化

为在负荷变动条件下提高动态无功优化控制变量的调节效率和满足全天动作次数的限制,将全天电能损耗最小、有载调压变压器分接头动作次数和电容器投切次数分别最少作为目标函数,建立新的多目标动态无功优化模型.针对该模型提出改进的多种群蚁群算法,利用多种信息素交换方式,满足动态无功优化多目标、强时空耦合的特点,避免了蚁群算法陷入局部最优解.通过对 IEEE14、IEEE 30系统计算验证模型和算法的可行性和有效性.结果表明:该模型和算法能够降低系统能量损耗,提高电压质量     

含环网微电网的多目标无功优化控制策略

为解决含环网微电网中多类型分布式电源、储能系统和多类型负荷的优化控制问题,选取分布式电源运行 成本和电压质量２个目标为优化目标,基于内点法提出一种多目标无功优化控制策略.通过对IEEE５节点算例系统 进行求解,验证所建模型和算法的正确性.结果表明,建立的模型可有效消纳分布式能源,降低系统运行成本并改善 微电网电压质量.     

大功率强迫风冷散热器高海拔冷却性能研究

通过分析海拔高度对空气的热物性影响,结合散热器自身几何特征、热力学原理,建立了强迫风冷散热器数学模型,提出一种基于0 m海拔实测数据的散热器高海拔热性能参数换算方法。高海拔环境箱模拟试验,验证了该换算方法的准确性,压损和温升偏差均在5%以内。研究成果对应用于高海拔环境的大功率电力电子装置的热设计和可靠性评估提供了重要的方法和工程参考依据。     

基于改进MOBCC算法的空气源热泵水温范围设置优化研究

在"煤改电"的新形势下,空气源热泵安全经济、高效清洁,日益成为农村电采暖的主要形式之一。针对农村的空气源热泵-散热器系统,基于空气源热泵控制原理推导出系统热模型,并建立了以电采暖用户的经济性和热舒适性为目标的空气源热泵的水温范围设置多目标优化模型。此外,在传统多目标细菌群体趋药性(Multi-objective Bacterial Colony Chemotaxis, MOBCC)算法的基础上,提出细菌个体寻优变步长策略和细菌群体定向变异策略,改善了解集的收敛性和多样性。采用改进MOBCC算法和基于模糊隶属度函数的多目标决策方法实现优化,算例仿真结果验证了改进MOBCC算法的性能和所建立模型的正确性。