电动汽车永磁同步电机控制器水冷散热器的优化设计

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是电机控制器中主要的发热源。为使IGBT模块工作在安全温度范围内,基于正交实验设计某电动汽车用45 kW永磁同步电机控制器水冷散热器。首先,在估算IGBT模块热损耗基础上,初步确定散热器结构,并通过热仿真确定影响散热器性能的主要因素;然后,采用正交实验法对冷却液流速、肋片高度、肋片厚度、肋片间距、扰流柱类型及散热器基板厚度等因素进行优化,获得散热器的最佳控制和结构参数。仿真结果表明,设计的散热器能够满足IGBT模块的散热需求。     

试论大功率电子元器件及设备结构的热设计

伴随着电力电子技术的迅速发展,功率器件的散热问题引起了广泛的关注,此类问题也逐渐凸显出重要性.大功率电子模块IGBT,体现出热设计的基本要求,此次研究重点分析动态无功补偿系统中实际运用的IGBT模块,结合相关的文献资料加以分析,明确不同的参数对于散热器性能产生的影响,为更好的实现优化设计提供重要的参考.     

含发热元件密闭空间热电制冷器瞬态特性

为了研究密闭空间中发热元件对热电制冷器瞬态特性的影响,基于有限时间热力学理论,建立工作在含发热元件制冷空间中的热电制冷器计算模型.采用热阻网络分析方法,分析不同工况下关键参数对热电制冷器瞬态特性的影响,得到制冷空间温度、制冷系数、制冷量等性能参数随时间的变化规律.分别改变发热元件功率、工作电流、冷却水流速和填充系数,对比分析不同工况下的最低制冷温度和制冷系数变化,得到热电制冷器工作参数的瞬态特性.搭建水冷式热电制冷器的测试平台,开展密闭空间热电制冷器的瞬态特性测量实验.结果表明,当发热元件功率分别为0.95、4.85和13.3 W时,仿真计算温降分别为8.96、8.33和6.94 K,实验测得温降分别为6.75、5.63和4.00 K,温度变化趋势一致,验证了计算模型.     

PCR热循环系统热性能影响因素的等效电路研究

根据热电相似性理论,建立基于半导体制冷片的聚合酶链反应(PCR)热循环系统的等效电路模型,将系统中各部件的热参数等效替换成相应的电路参数.利用该模型,分别分析在加热和制冷模式下,驱动电流、散热器热阻和样品块材料等因素对PCR热循环系统热性能的影响程度,得到了在各工作状况下样品块温度的稳态和动态曲线.结果表明：当驱动电流取最佳值Im时,系统可获得最佳制冷效果;驱动电流越大或材料的热容越小,系统升降温速度越快;材料不同对系统的Im值无明显影响;散热器热阻越小,样品块温度稳态值越低,系统的Im值越大.在设计时选择低热容的材料、低热阻的散热器以及最佳Im,可使系统获得最佳的热性能.     

独立翅片式液体自循环CPU散热器

通过试验,分析了一种独立翅片式液体自循环CPU散热器分别使用不同工质时的散热性能以及充灌率等因素对其散热性能的影响,结果表明,该散热器具有良好的散热性能,CPU表面温度平稳,不出现大幅波动,在R123、R11、R113这3种载热介质中,R123的散热性能最好且最佳充液率为80%～100%。     

大功率三相光伏并网逆变器散热系统设计

针对大功率三相光伏并网逆变器散热设计难题,研究了一种准确且实用的IGBT模块损耗计算方法,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,实验证明模块外壳温度的计算结果与实际结果相差只有5℃,说明了该设计方法的合理及实用性.     

大功率电源模块的散热设计方法分析与研究

在通信系统设计中可靠性设计是一个重要的设计环节,而设备的散热效果尤其是大功率设备的散热设计好坏对设备的可靠性有着至关重要的影响.根据实际设计工作中遇到的问题,利用热设计专业软件6SigmaET对某型基站大功率发热模块进行了散热数值模拟仿真,根据仿真结果对散热器进行优化设计,结果表明优化散热器结构参数可以在降低散热器重量的同时改善模块的散热状况.     

大功率LED阵列的热沉结构设计和参数优化

大功率LED是一种新型的照明光源,散热问题是研制大功率LED的关键技术之一.采用微通道制冷技术,设计了大功率LED阵列的外部热沉.提出采用交错结构的微通道,可以增加热交换系数,减小通道中流体压力的下降,从而提高散热性,同时可以减少直通道结构在制作和安装过程中造成微通道断裂的可能性.针对交错结构的微通道,理论分析了影响其热阻的因素,推导了热阻表达式,并对微通道散热器的结构参数进行了优化,当通道宽度取到某一数值时,散热器的热阻可达到最小.     

单芯片大功率LED热分析及散热器设计

利用热分析软件ICEPAK对单芯片大功率LED灯的散热器性能进行了仿真分析,得出其温度分布规律,提出了3种优化设计方法对散热器进行散热,并讨论了各方案对LED散热性能的影响.仿真结果表明:通过适当的优化设计能够有效地提高LED散热性能.     

多制冷片热电模组中制冷片热布局仿真研究

以多制冷片热电制冷模组为研究对象,通过对6组具有相同有效工作面积和理论性能参数,而数量、型号、排布方式不尽相同的热电制冷片进行有限元仿真,探究热电制冷片热布局对热电制冷模组实际工作性能的影响。结果表明,热电制冷片热布局会影响热电制冷模组的实际工作性能。所研究的6组排布中,具有相同排布方式的“单片居中”、“2片居中”、“4片居中”表现出了近乎相同的实际工作性能;而最优排布方式“4片均布”相比“单片居中”,在热源发热功率为30 W和50 W、工作电流为最大电流的条件下,制冷效果分别提升了13.88%和9.17%,制冷效率分别提升了12.24%和12.12%。     

热管散热半导体制冷系统的实验研究

半导体制冷利用半导体材料的珀尔帖效应来实现,不使用压缩机和制冷剂,且不存在噪声和制冷剂污染环境的问题。半导体制冷系统的性能好坏与热端的散热条件有直接关系,为改善热端散热条件,研制了1台热管散热型半导体冷箱。通过性能测试实验,确定了半导体制冷系统的最佳工况,并比较热管散热、风冷散热和水冷散热方式对系统制冷性能的影响。实验结果表明：热管散热是半导体制冷系统的最佳热端散热方式。     

电动汽车动力控制器集成化壳体的热仿真分析

采用集成化设计方案,将电动汽车动力控制系统的IGBT模块、DC/DC模块、电机控制模块、整车控制器及关键电气零件全部集成在同一壳体内.IGBT模块和DC/DC模块作为动力控制系统的发热件,采用CFD有限元热仿真分析软件,对IGBT模块、DC/DC模块功率器件分别进行稳态与瞬态分析,验证了集成化壳体内部的冷却散热效果,有利于散热设计方案的确定.     

热电制冷循环最佳特性分析

本文应用热力学方法分析了在热电制冷循环中获得最大制冷量、最大制冷温差和最大制冷系数的条件并给出了按最大制冷量和按最大制冷系数两种不同要求设计制冷器时最佳特性参数的选择原则及其计算式。     

大功率LED冷却用平板热管散热器的实验研究

对一种新型平板热管散热器冷却大功率LED芯片阵列进行实验研究。在自然对流冷却条件下,分析了平板热管散热器的启动特性、均温特性以及通电电流、倾角对其传热性能的影响。利用热电转换方法得到LED芯片的结温变化。实验结果表明:平板热管散热器的总热阻在0.3053～0.3425℃/W间,且散热器整体温度分布均匀合理,具有很强的散热能力;LED结温在47.9～59.0℃间,远低于110℃。     

利用回收尾气发电制冷的汽车主动式热电空调性能研究

针对汽车尾气排放造成的热污染和能源浪费,提出一种利用回收尾气发电制冷的汽车主动式热电空调,并对其性能进行研究。利用热电技术(热电发电、热电制冷)对汽车高温尾气废热进行回收,用回收热能对汽车内环境进行供冷。通过建立该主动式热电空调的热力学模型,对不同废气温度、室外环境温度以及车内温度对系统性能的影响进行对比分析。结果表明:主动式热电空调性能受尾气温度、室外温度和车内温度影响较大,且其中尾气温度对制冷量和发电效率影响最大; 增加发电片数目能够有效提高制冷量和系统效率; 当发电片数目n=6时,该模型可达到最大制冷量以及最大系统效率,分别为109.92 W和0.46。     

变截面微通道散热器流动和传热特性

为了解决电子芯片散热问题,通过数值模拟的方法,研究了去离子水流经微通道散热器时的流动和传热特性.微通道散热器由无氧铜层叠焊接而成,散热器内微通道当量直径为0.23 mm,去离子水流经散热器时平均雷诺数为252~1 060,加热面热流密度为2×10⁶W/m².结果表明:不同雷诺数时,三角凹穴周期性变截面微通道散热器的传热性能明显优于矩形等截面直通道散热器;前者加热面平均温度和最高温度均比后者低2~3℃,且两者压降相差不大;随着去离子水流量的增加,散热器加热面平均温度降低,但当流量增加到一定程度后,加热面温度变化不明显,说明不能单靠增大泵功来强化传热.     

一体式变压器室内热环境影响因素的研究

室内热环境对主变压器的散热性能有重要影响。基于实地测试数据,建立了计算流体动力学数值模拟模型,改变通风方式、机械送风速度和负载率对一体式电力变压器室的室内热环境进行了研究。通过分析温度场、速度场、温度梯度和换气效率来评价4种通风方式的通风和散热效果。创建了位于散热器内部的两条直线,研究了机械送风速度和负载率的变化对散热器散热性能的影响。     

汽车尾气温差发电装置及热电模块的布置研究

针对汽车尾气废热温差发电技术的研究现状,就如何在汽车排气管合适位置安装发电装置及布置热电模块进行了试验研究.根据现有热电模块性能参数,通过测定发动机排气通道外壁温度的梯度分布和不同结构废热箱体外表面的温度场分布,提出了汽车尾气废热温差发电装置在汽车排气通道上的位置要求和半导体热电模块在废热箱体上的连接方法,为汽车发动机废热温差发电装置在汽车上的安置提供了依据.     

电子表格在电子散热数值求解中的应用

针对电子散热中散热器的设计与优化,研究了电子表格在电子散热求解中的应用方法。该方法后处理比较简单,可以对形状规则的散热器进行数值求解,甚至可以应用到电路板的热管理中。     

多风扇冷却模块导风罩深度结构研究

为揭示导风罩结构参数对多风扇冷却模块(MFCP)性能的影响,采用多重参考坐标系模型对风扇建模、采用多孔介质模型和热交换器模型对散热器建模,完成MFCP建模;搭建试验台架验证模型精度;利用该模型开展仿真计算.仿真结果表明:导风罩深度越大,模块气动和散热性能越好,性能可提升空间逐渐变小.考虑安装空间、制造成本等限制因素,定义最优导风罩深度(MOSD),利用仿真计算进一步探寻MOSD的影响因素.结果表明:模块中的风扇数量对MOSD的影响较小,对多风扇冷却模块导风罩深度的研究可简化为对单风扇冷却模块的研究;面积比越大,MOSD越大;长宽比参数(本研究取2.62)只有大到一定程度,才对MOSD有显著影响;散热器阻力特性和风扇转速对MOSD几乎没有影响.