H桥功率单元串联高压变频器的热设计研究
本文选题:高压变频器 + 热设计 ; 参考:《华北电力大学(北京)》2017年硕士论文
【摘要】:本文主要针对采用H桥功率单元串联的高压变频器开展了内部功率单元以整机的散热问题研究。首先,本文根据传热学和流体力学理论,结合实际情况,通过多种冷却方式的比较研究选定高压变频器的散热方式;利用热电模拟原理,分析了绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)模块和散热器的热阻串并联等效图,给出了散热器的选用、选材原则,详细计算了散热器的热阻和风阻,根据整机的发热和系统阻力选定风机,并给出风机工作点。然后,本文介绍了热仿真原理和Icepak热仿真软件,利用Icepak对高压变频器整机建立了简化的仿真模型,进行了流体运动仿真,验证风机选型的合理性,同时得到流速最低的功率单元位置,以便进行进一步的热仿真;在此基础上,针对流速最低的功率单元建立详细的仿真模型,进行热仿真,得到IGBT的结温,验证热设计是否合理。最后,本文通过热测试测量高压变频器样机的各个功率单元的散热器进风口风速、风机出口风速和IGBT结温,计算得到风机工作点,检查热计算和热仿真与实测的偏差,验证热计算和热仿真的准确性。本文系统性的给出了H桥功率单元高压变频器的热设计方法,为今后其它电力电子设备的热设计奠定基础。
[Abstract]:In this paper, the internal power unit of the high voltage inverter with H bridge power unit in series is studied. First of all, according to the theory of heat transfer and hydrodynamics, combined with the actual situation, through the comparison of various cooling methods, this paper studies the heat dissipation mode of high voltage inverter, and uses the principle of thermoelectric simulation. The equivalent diagram of thermal resistance of insulated Gate Bipolar transistor IGBT module and radiator is analyzed. The selection of radiator and the principle of material selection are given. The thermal resistance and air resistance of radiator are calculated in detail. According to the heat and system resistance of the whole machine, the fan is selected and the working point of the fan is given. Then, the thermal simulation principle and Icepak thermal simulation software are introduced in this paper. The simplified simulation model of high voltage inverter is established by using Icepak, and the fluid motion simulation is carried out to verify the rationality of fan selection. At the same time, the position of the power unit with the lowest velocity is obtained for further thermal simulation. On this basis, the detailed simulation model is established for the power unit with the lowest velocity, and the junction temperature of IGBT is obtained by thermal simulation. Verify that the thermal design is reasonable. Finally, the wind speed of the radiator inlet, the outlet wind speed and the IGBT junction temperature of each power unit of the high-voltage inverter prototype are measured by thermal test, the working point of the fan is calculated, and the deviation between the thermal calculation and thermal simulation and the actual measurement is checked. Verify the accuracy of thermal calculation and thermal simulation. In this paper, the thermal design method of H bridge power unit high voltage converter is presented systematically, which lays a foundation for the thermal design of other power electronic equipments in the future.
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM921.51
【参考文献】
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,本文编号:1963210
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