大功率电力电子散热器测试方案及性能研究

对大功率电力电子器件散热器性能测试的两种方案及其性能进行试验及仿真分析,结果表明:散热器测点温度下降趋势与发热功率有关,发热功率越大,随着散热器入口流量增加,下降趋势越明显,散热器热阻随流量增大敏感性越高,通过提升流量来降低散热器热阻效果越好。比较了不同发热功率下,采用弹性顶压方式和开槽埋线方式测量方案对测量温度结果的影响。由仿真可知,在流量相同时,散热器热阻随加热功率的增大而略微降低,但下降趋势不明显;当加热功率相同时,散热器热阻会随流量的增加而显著减小。     

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.     

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.     

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.     

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。     

电力半导体散热器热阻测试中的平均值测量法

在电力半导体用散热器热阻测试中,热阻值的大小除了与其自身结构、冷却介质和温度测量有关外,耗散功率的产生、测量和计算也是其中一个重要因素,并且,直接测量方法的测试结果比间接方法更为准确.利用GB/T8446.2-2004中规定的方法等效变换,通过推导给出了简约计算公式.其结果可较方便地用于热阻测试,减少了中间测试和计算环节,提高了散热器热阻参数的测试效率及准确度.在实际测试应用时,有效快捷,具有较高的实用性.     

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。     

基于粒子群算法的强迫风冷散热器多目标优化

电力电子系统对强迫风冷散热器提出了低热阻、小型化和轻量化的要求,本文在考虑现有散热器设计方法的不足之后,通过散热器结构及其等效热阻网络构建热阻、压降和质量最小的多目标优化模型.针对当前粒子群算法求解多目标模型时存在的局限性,本文采用多种改进策略提高算法的性能.计算和仿真结果显示,优化后的强迫风冷散热器的热阻、压降、质量...     

MMC-HVDC系统功率器件的结温估算研究

柔性直流输电系统采用模块化多电平结构,包含数量庞大的半桥功率模块,此处提出了一种功率模块器件的损耗与结温估算方法.首先研究了半桥功率模块的功率损耗计算方法,并根据功率模块内含绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、二极管、散热器的布局,建立功率器件级的热阻模型.然后,由于IGBT为密封器件,无法直接测量器件内部温度,通过测量与之压接相连散热器的表面壳温来间接推导器件结温.最后,开展了功率模块的加载实验工作,所述结温估算方法的仿真与实验结果基本一致.     

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.     

表面装贴器件的热阻特性

表面装贴器件的热阻特性ＴｈｅｒｍａｌＲｅｓｉｓｔａｎｃｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅｓ￥ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｃｔｉｆｉｅｒ￥ＴｙｌｅｒＦｕｒｓ（美国）许多新型表面装贴功率器件没有与散热器的连接部...     

沟槽式与烧结式功率模块的热性能优化实验

为提高功率模块的散热效率,此处将烧结铜粉式热管、沟槽式热管分别与3种不同结构的散热器组合,形成9种中央处理器(CPU)散热模块,探究热管放置方式、热管类型及不同热流密度下各散热模块热性能的分布规律及传热系数的变化趋势,以期获得最高效的散热方式。实验结果显示:在该实验工况下,L_3-3号CPU散热模块散热性能最优,该模块热阻降低了46%;对比沟槽式热管,烧结铜粉式热管的热阻降低了34%;旋转180°条件下烧结铜粉式热管热阻较沟槽式降低了48.9%,具有更快的启动速率与更高的毛细压力,更适合与散热器结合组成高散热模块;正交实验热管极差较散热器极差降低了3.6℃,证明平板热管对高散热模块影响更大。     

用ANSYS软件包模拟半导体器件散热器稳态热阻

介绍了ANSYS多物理场软件包的流动传热仿真分析特点、功率半导体器件用的散热器稳态热阻的理论分析及计算仿真的基本过程。所得出的一系列仿真结果与实验数据是吻合的，证明了仿真理论的正确性。     

热管散热式大功率整流装置开发成功--可用于650MW火电填补国内空白达到世界先进水平

随着火电机组容量的增加,其励磁装置和励磁电流也不断增大,散热问题更难解决.传统的铝质型材散热器,由于热阻较大而限制了整流器的功率,即使加大冷却风机的功率、转速和风压也得不到好的效果,往往选用很大的整流元件,却不能增大输出电流,造成浪费.     

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。     

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.     

电力晶闸管热管散热器的新结构与传热试验

报导了蒸发段内壁采用轴向槽道加抑泡孔管的风冷重力热管散热器。性能试验表明，这种热管散热器的热阻低达０。０１２９℃／Ｗ。主要性能指标优于国内外同类热管散热器，并且风冷散热能力已达到水冷散热器水平。     

半导体元件的散热器

每种半导体元件都有一个允许的温度极限,超过就会损坏。使用条件要按生产厂的说明而定。如果散热难的话,就要考虑安装相应的散热器。 热阻 各种半导体元件都需向周围散发因功率损耗产生的热量。元件散热不好,就会发热,温度升到不允许的程度。     

双面散热功率模块的热阻建模与测试表征研究

相对于单面散热(single-sided cooling,SSC)封装,双面散热(double-sided cooling,DSC)封装能有效降低功率模块的结–壳热阻,大幅提升变流器的功率密度,是功率集成的发展趋势。DSC功率模块具有双通道传热的特征,然而现有研究仍然沿用SSC功率模块单通道传热的热阻模型和评测方法。因此,DSC功率模块的热阻研究存在物理意义不明、热路模型缺乏、评测方法空白等基础问题,严重制约DSC功率模块的装备研发、可靠运行和规模应用,亟待技术突破。文中基于等温剖面和温度梯度的概念,揭示功率模块热阻的传热学机理,阐释DSC功率模块热阻的物理意义,建立DSC功率模块的热路模型,分析双通道传热和单通道传热的热阻规律,仿真分析和实验测试的结果,验证模型和方法的可行性和有效性。结果表明:相对于SSC功率模块,DSC功率模块的双通道热阻,从物理上、数学上和表征上,都不是两个单通道热阻的直接并联。此外,DSC功率模块在降低73%尺寸的同时,可以降低65%的结–壳热阻。这些研究发现将为DSC功率模块的研发与应用及制定多通道传热半导体器件的热阻标准,提供有益的参考。     

2MW风电变桨伺服驱动器IGBT损耗计算及散热系统设计

提出了一种比较准确且实用的计算IGBT模块通态损耗和开关损耗的可行方法,在计算出IGBT模块损耗后,利用热阻等效电路法推导得出了IGBT模块及散热器各点温度的计算公式,并给出了散热器热阻的经验计算公式。在此基础上设计了一款2 MW风电变桨伺服驱动器的散热系统,建立了实验电路,并测量了散热器的实际工作温度,与计算结果进行对比,从而证明了设计的合理性。