大功率電力電子變流器散熱技術(shù)的研究.pdf

1、近年來，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子變流器的功率等級也相應(yīng)地得到了很大的提高。變流器功率等級的提高會引起電子元器件結(jié)溫的升高，直接威脅變流器的可靠性運行，尤其是大功率電力電子變流器。對于大功率電力電子變流器而言，其熱量的產(chǎn)生、傳遞和散發(fā)直接影響到變流器自身的工作效率，而熱量的傳遞過程與電力電子器件溫度有著密切的聯(lián)系。研究表明，在變流器運行過程中，隨著溫度的升高，芯片失效率又呈指數(shù)增長的趨勢，因此，對變流器設(shè)備進行有效的熱設(shè)計是非

2、常有必要的。熱設(shè)計是電力電子變流器設(shè)計的一項重要內(nèi)容，熱設(shè)計的好壞關(guān)系到設(shè)備運行的可靠性和效率。
　　 本文從工程實際出發(fā)，以本實驗室生產(chǎn)完成的ZHS-25000A/300V電化學(xué)電源為研究對象，對大功率變流器的熱損耗、結(jié)溫和散熱系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化進行研究。利用熱量傳遞的三種基本方式對變流器的循環(huán)水冷散熱系統(tǒng)建立傳熱數(shù)學(xué)模型，借助Pro/Engineer軟件對水冷散熱系統(tǒng)中主要散熱部件進行三維模型的設(shè)計，并對所設(shè)計的模型進行優(yōu)化，

3、利用所建立的數(shù)學(xué)和幾何模型，采用大型分析軟件ANSYS對不同結(jié)構(gòu)的主要散熱部件進行仿真，計算并設(shè)置水冷散熱系統(tǒng)的邊界條件，并利用傳熱學(xué)與流體動力學(xué)相關(guān)理論對仿真結(jié)果進行分析。通過分析，雙孔銅母線和水冷散熱器內(nèi)部設(shè)計為齒狀擾流柱時，不僅從理論上增大了換熱面積，而且通過仿真發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部流體的流動是比較穩(wěn)定的，單位時間所帶走的熱量也大，降低了電子元器件的結(jié)溫，不會因為局部過熱而造成器件的損壞，有利于提高散熱效果。同時，有效控制液體冷卻散熱器各