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模拟热源对IGBT水冷散热器仿真结果的影响.pdf.pdf 全文免费在线阅读

发布时间:2016-09-22 21:12

  本文关键词:电力电子集成模块热等效装置设计与实现,由笔耕文化传播整理发布。


网友e3014ee近日为您收集整理了关于模拟热源对IGBT水冷散热器仿真结果的影响.pdf的文档,希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍:l 匐 出模拟热源对IGBT水冷散热器仿真结果的影响 cts of sim ulated heat source on sim ulation results for lGBT w ater-cooled radiator 丁杰,忻力,唐玉兔 DING Jie。XIN Li.TANG Yu—tu (南车株洲电力机车研究所有限公司,株洲 41 2001) 摘要:被绝缘材料封装的IGBT元件难以有效测量其内部芯片的结温,且IGBT元件的损耗受温度变化的影响很大,不利于直接作为实验用的热源。通过仿真分析对比研究了某实验用的模拟热源与IGBT元件发热方式,结果表明两者温度场分布与热流密度分布存在很大区别,改进后的模拟热源则可以较为准确地反映IGBT元件的发热方式。本文的方法与结果可为IGBT元件与散热器的实验提供参考。关键词:IGBT;水冷散热器;模拟热源;温度场;热流密度中图分类号:TM46;TB657.5 文献标识码:A 文章编号:1 009—01 34(201 3)1 1(下)一0064—04 Ooi:1 0.396 ̄l/J.issn.1 009-01 34.201 3.11(下).1 9 0 引言为了分析水冷散热器的性能,可采用实验和仿真¨ 两种手段进行研究。由于 IGBT元件的芯片被绝缘材料封装起来,需将绝缘材料去除后才能测出其内部芯片的结温,这很容易使IGBT元件遭受机械损伤,此外,IGBT元件的损耗特性与芯片结温有很大的关系,容易因为结温的波动而带来很大的实验误差,因此, 进行较为精细的实验研究时,IGBT元件不利于直接作为实验热源,需要采用合适的模拟热源以反映IGBT元件的发热方式。本文采用FLUENT软件对比分析某实验用的模拟热源和IGBT元件发热方式的区别,并对改进后的模拟热源进行了分析,仿真结果可为模拟热源的设计改进和散热器的实验研究提供理论依据。 1 模拟热源的结构某实验用的模拟热源由电热管、铝块、铜块和隔热板等组成,通过螺栓紧固安装在散热器上。电热管具有良好的稳定性,其损耗可以通过变频器进行电压电流调节而改变。为保证发热均匀, 电热管尽可能分布均匀,热量依次经过铝块和铜块进行传递。铜块的厚度为 20mm,平面尺寸可按照IGBT元件基板的大小而定,如140mm×190mm的IGBT元件基板尺寸为 137mm × 187mm 。 2 仿真模型热管引线铜块 图1 模拟热源的结构示意图拟热源和IGBT元件的几何模型,水冷散热器内部的槽道结构如图4所示,其几何结构与文献【1O】的区别仅在于入口和出口进行了对换。图2 带模拟热源的水冷散热器图2和图3分别是在水冷散热器上安装了6个模 图3 带IGBT元件的水冷散热器收稿日期:2013-07-25 基金项目:湖南省自然科学省市联合基金重点项目资助(12JJ8020) 作者简介:丁杰(1979一),男,湖南常德人,硕士,研究方向为变流器结构仿真与热仿真。[O4l 第35卷第 11期 2013—11(下) 麟 { 攀 i{攀(c)改进后的模拟热源底面图11 热流密度分布 4 结束语通过改进前后的模拟热源与IGBT元件发热方式的仿真分析和对比研究可知,改进前的模拟热源均温性较好,但热流密度并非完全均匀分布, 与工程应用中通常采用的均布面热源假设有区别,不能真实反映IGBT元件的发热方式。改进后模拟热源的热流密度分布与IGBT元件基本相同, 能够较为真实地反映IGBT元件的发热方式,有利于散热器性能实验的研究。此外,尽管导热硅脂的厚度很薄,但导热系数很低,使得被分隔区域的温度场分布存在很大的差别,这在实验研究时必须予以关注。参考文献: 【1】王江江,荆有印,安大伟,等.水冷式散热器试验台控制系统设计【JJ.暖通空调,2007,37(3):71—74. [2】刘海法.电力电子集成模块微通道液冷基板测试系统设计与实现【D].山东:山东大学,2010. 【3】白丽.电力电子集成模块热等效装置设计与实现【D】.山东:山东大学,201 1. [4】余小玲,张荣婷,冯全科.大功率模块用新型冷板的传热性能研究【JJ.电力电子技术,2009,12:79—81. [5】李文顶.中压矿用变频器主电路损耗分析及散热设计[D】.上海:上海交通大学,2009. 【6】石书华,李守法,张海燕,等.三电平变频器水冷散热器温度场的计算与分析[J】.动力工程学报,2010,30(1):68—72. 【7】支淼川.电力电子设备水冷散热器的数值模拟【D】.河北: 华北电力大学,2006. 【8】丁杰,李江红,陈燕平,等.流动状态与热源简化方式对 IGBT水冷板仿真结果的影响[J】.机车电传动,201 1,(5):21—25. [9】景巍.大功率三电平变频器功率器件损耗研究【D】.江苏: 中国矿业大学,201 1. [10】丁杰,唐玉兔,忻力,等.网格尺寸对IGBT水冷散热器仿真结果的影响[J】.大功率变流技术,2012,(6):26—30. 【11】]一杰,唐玉兔,忻力,等.IGBT模块封装的热性能分析【J】. 机车电传动,2013,(2):9—12. '|重‘ j岛I 蠡‘ 盘‘. .薯出‘{&‘ 出‘ &I {矗‘. ._|出‘.皇盘‘'|曲I 如‘. .|重‘ _I出‘ 毒‘出'|盘‘ 盘‘.|盘‘【上接第59页】 N110 T02 M06;选择2号球头刀去除曲面底部残留(***直径 5) N 120 G54 G40 G49 G80; N 130 G90 G00 X0 Y0 A0¥2000 M 03; N 140 G43 Z30 H2; N 150 G01 Z20 F40; N 160 A360; N 170 G00 Z100; N 180G91 G28Z0M 05; N 190 M 30; 3 结论利用数控系统编制圆锥曲线成形面及倒角的数控铣削加工的宏程序,存贮于数控机床程序库,零件加工需要时,手工编制一个简单的主程序进行宏调用实现零件加工,为加工者提供了一种充分利用数控机床资源,不需要配置昂贵的编程软件, 解决圆锥曲线成形面及倒角的数控铣削加工简便易行的方法,也可为宏程序的教学或教材提供实例。若实际零件异常复杂,无论设计何种工装进行装夹都会使***发生干涉,应采用五轴加工中心自动编程加工。参考文献: 【1】朱克忆.PowerMILL数控加工编程实用教程【M】.北京.清华大学出版社.2008 【2]傅游,李乃文.Cima ̄on E 9.0中文版基础教程与案例实践[M】.北京.清华大学出版社.2011. [3]吴胜强.宏程序在非圆曲线轮廓加工中的应用【J].机床与液压,2009,37(4):189—190. [4]4 吴凯.基于宏程序的非圆二次曲线轮廓的数控车加工[J】. 机械工程师,201 1,(1):66—68. 【5】王锋波,孙士彬.FANUC系统宏程序在抛物线类零件中的应用[J]_煤矿机械,201 l,(10):148—150. [6】高红铸,王敬庚,傅若男.空间解析几何[M】.北京.北京师范大学出版社.2007.

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本文编号:120583

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