高速列車牽引變流器相變冷卻系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、自二十一世紀(jì)以來，我國(guó)軌道交通行業(yè)迅速發(fā)展，列車快速化、安全化成為鐵路行業(yè)發(fā)展的主流，其中以交流傳動(dòng)作為牽引傳動(dòng)方式的高速列車占據(jù)著重要地位。在交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中，牽引變流器發(fā)揮著重要作用，牽引變流器的核心部件IGBT在列車運(yùn)行過程中，不斷地進(jìn)行開關(guān)切換而產(chǎn)生大量的熱，熱量隨著IGBT開關(guān)頻率的增加急劇上升，這些熱量若不及時(shí)有效地散發(fā)出去，功率元件IGBT會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)崞?，甚至由于過熱而燒壞，這不僅影響到牽引交流器的正常工作，更是危及整

2、個(gè)列車的運(yùn)行，因此怎樣使?fàn)恳兞髌髦泄β试蘒GBT的工作熱量有效、及時(shí)地散發(fā)出來成為關(guān)鍵問題。
　　本文以CRH2型動(dòng)車組的牽引變流器冷卻系統(tǒng)為研究依據(jù)，針對(duì)功率元件IGBT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際工況，分析了功率元件IGBT的功率損耗，對(duì)比了不同散熱方式的利弊，確定了牽引變流器中功率元件IGBT的冷卻方案以及冷卻功率元件IGBT的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用CAD平面制圖軟件繪制相變冷卻系統(tǒng)的零件結(jié)構(gòu)，借助SolidWorks三維造型軟件構(gòu)建相變冷

3、卻系統(tǒng)模型，詳細(xì)介紹了相變冷卻系統(tǒng)中所涉及的各種儀器、所需設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)所用制冷劑，最終確定了冷卻物理模型，建立了牽引變流器功率元件IGBT相變冷卻系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，同時(shí)也對(duì)相變冷卻系統(tǒng)的傳熱熱阻進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　實(shí)驗(yàn)中，對(duì)安裝有微槽結(jié)構(gòu)形式冷卻基板的圓管散熱器充入制冷劑，進(jìn)行了不同工況下的散熱性能測(cè)試，測(cè)量了風(fēng)道試驗(yàn)段進(jìn)出口壓力、風(fēng)道進(jìn)出口風(fēng)溫、圓管散熱器冷板下表面的測(cè)點(diǎn)溫度、主體試件頂腔腔內(nèi)壓力和溫度以及風(fēng)道內(nèi)氣流速度，給出了風(fēng)道

4、出口風(fēng)溫、冷板上表面最大溫度、風(fēng)道內(nèi)氣流速度的數(shù)據(jù)計(jì)算方法，獲得了不同工況下相變冷卻系統(tǒng)的沸騰換熱系數(shù)和凝結(jié)換熱系數(shù)，得到了冷板上表面在不同風(fēng)速下的溫度變化，有效證明了沸騰表面結(jié)構(gòu)對(duì)沸騰換熱強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)還對(duì)相變冷卻系統(tǒng)的散熱特性進(jìn)行了比較分析，研究了相變冷卻系統(tǒng)的傳熱規(guī)律，計(jì)算了相關(guān)的傳熱參數(shù)和流體流經(jīng)圓管散熱器的阻力系數(shù)，給出了風(fēng)道空氣強(qiáng)制對(duì)流換熱的Nu數(shù)和阻力系數(shù)f隨風(fēng)速的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中通過測(cè)量各測(cè)點(diǎn)的溫度，對(duì)相變冷卻系統(tǒng)中不