X射线高压电源逆变模块热场分析及散热优化
发布时间：2020-12-05 22:50
X射线在医学诊断、工业无损探测、安全检查等领域应用广泛。X射线高压电源作为X射线发生器的核心器件,主要用于提供产生X射线时所需的加速电场,它正逐步向高频化、高功率密度、体积小型化、高可靠性的方向发展。在电源产热增加,体积减小的发展趋势下,热量更容易在装置中积聚,使得元器件的工作环境温度升高,可靠性下降,因此对X射线高压电源进行热设计具有十分重要的意义。本文利用有限元软件Icepak对X射线高压电源中发热量大的逆变模块进行热分析,本论文所做的工作如下:根据本项目中高压电源大功率、高频、小体积的特点,采用全桥LLC谐振电路作为X射线高压电源的主回路拓扑,以实现功率开关管的零电压开通,减小逆变部分的热功耗,然后根据高压电源的主要技术指标对逆变谐振电路进行参数设计和电路仿真。根据相关传热理论,利用Icepak对一个散热模型进行温度仿真,分析实际模型并对其进行简化,求解得到了与实际测量结果较为一致的模型的三维温度分布云图。说明了在热仿真分析过程中,模型简化、网格划分、边界条件设置的合理性以及采用该热分析方法进行后文散热器热特性仿真研究的可行性。根据电路工作原理及元器件工作时的电参数,计算逆变模块...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究目标体积与同等功率等级商用高压电源体积对比图
Q3Q4C4 100p图 2-5 仿真模型Fig.2-5 Simulation Model表 2-1 仿真参数Tab.2-1 Simulation Parameters参数 数值 单位 参数 数值 额定输入电压U 220 V 谐振电容rC 29.19 电路输入电压inU 540 V 励磁电感mL 15.06 输出电压oU 6 kV 谐振网络最大增益maxG 1.0875谐振频率 f 240 kHz 谐振网络最小增益minG 0.9158谐振电感rL 15.06 变压器变比 n 0.087真电路的输出电压波形和谐振电流波形分别如图 2-6，2-7 所示。从图中 2-6出电压约为 6kV，满足理论设计值。
图 2-7 开关管开通瞬间漏源电压 Vds波形和漏极电流 ID波形图-7 Drain-source Voltage and Drain Current IDWaveforms of Power Switch during Turn-on Tr工作过程中，逆变模块的四个功率开关管 Q1-Q4 依次交替开通，4 个开关管电压 Vds值与漏极电流有效值 IRMS大小分别相等。其中开关管 Q1 的漏源电电流 ID波形图分别如图 2-8，2-9 所示：图 2-8 功率开关管 Q1 的漏源电压 Vds波形图Fig.2-8 Drain-source Voltage Waveform of Power MOSFET Q1
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC MOSFET静动态参数温度特性的实验研究[J]. 徐鹏,柯俊吉,邹琦,赵志斌. 电力电子技术. 2018(11)
[2]全浸式蒸发冷却开关电源热分析及实验[J]. 温英科,阮琳. 电工技术学报. 2018(18)
[3]高导热聚合物基复合材料研究进展[J]. 杜伯学,孔晓晓,肖萌,李进,钱子明. 电工技术学报. 2018(14)
[4]电源设计中的电热混合仿真探讨[J]. 周俊,蒋鸿勇,秦祖立. 中国集成电路. 2017(09)
[5]SiC MOSFET静态温度特性研究[J]. 汪洋,卢志飞,李世强,李剑波. 电力电子技术. 2017(08)
[6]某星载阵面电源热设计与仿真分析[J]. 夏爱清. 现代雷达. 2017(06)
[7]基于RBF网络的模拟太空舱控热空调放热量软测量研究[J]. 李瑜斌. 微型电脑应用. 2017(02)
[8]弹丸初速测量系统X射线管高压电源的研究[J]. 卢东东,顾金良,罗红娥. 电子测量技术. 2017(02)
[9]脉冲功率电源连续发射水冷模拟负载[J]. 戴宇峰,鲁军勇,张晓,王杰. 国防科技大学学报. 2016(06)
[10]开关电源技术发展综述[J]. 张纯亚,何林,章治国. 微电子学. 2016(02)
硕士论文
[1]专用电子方舱的热设计及其结构改进[D]. 李卫洲.西安电子科技大学 2011
本文编号：2900228
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究目标体积与同等功率等级商用高压电源体积对比图
Q3Q4C4 100p图 2-5 仿真模型Fig.2-5 Simulation Model表 2-1 仿真参数Tab.2-1 Simulation Parameters参数 数值 单位 参数 数值 额定输入电压U 220 V 谐振电容rC 29.19 电路输入电压inU 540 V 励磁电感mL 15.06 输出电压oU 6 kV 谐振网络最大增益maxG 1.0875谐振频率 f 240 kHz 谐振网络最小增益minG 0.9158谐振电感rL 15.06 变压器变比 n 0.087真电路的输出电压波形和谐振电流波形分别如图 2-6，2-7 所示。从图中 2-6出电压约为 6kV，满足理论设计值。
图 2-7 开关管开通瞬间漏源电压 Vds波形和漏极电流 ID波形图-7 Drain-source Voltage and Drain Current IDWaveforms of Power Switch during Turn-on Tr工作过程中，逆变模块的四个功率开关管 Q1-Q4 依次交替开通，4 个开关管电压 Vds值与漏极电流有效值 IRMS大小分别相等。其中开关管 Q1 的漏源电电流 ID波形图分别如图 2-8，2-9 所示：图 2-8 功率开关管 Q1 的漏源电压 Vds波形图Fig.2-8 Drain-source Voltage Waveform of Power MOSFET Q1
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC MOSFET静动态参数温度特性的实验研究[J]. 徐鹏,柯俊吉,邹琦,赵志斌. 电力电子技术. 2018(11)
[2]全浸式蒸发冷却开关电源热分析及实验[J]. 温英科,阮琳. 电工技术学报. 2018(18)
[3]高导热聚合物基复合材料研究进展[J]. 杜伯学,孔晓晓,肖萌,李进,钱子明. 电工技术学报. 2018(14)
[4]电源设计中的电热混合仿真探讨[J]. 周俊,蒋鸿勇,秦祖立. 中国集成电路. 2017(09)
[5]SiC MOSFET静态温度特性研究[J]. 汪洋,卢志飞,李世强,李剑波. 电力电子技术. 2017(08)
[6]某星载阵面电源热设计与仿真分析[J]. 夏爱清. 现代雷达. 2017(06)
[7]基于RBF网络的模拟太空舱控热空调放热量软测量研究[J]. 李瑜斌. 微型电脑应用. 2017(02)
[8]弹丸初速测量系统X射线管高压电源的研究[J]. 卢东东,顾金良,罗红娥. 电子测量技术. 2017(02)
[9]脉冲功率电源连续发射水冷模拟负载[J]. 戴宇峰,鲁军勇,张晓,王杰. 国防科技大学学报. 2016(06)
[10]开关电源技术发展综述[J]. 张纯亚,何林,章治国. 微电子学. 2016(02)
硕士论文
[1]专用电子方舱的热设计及其结构改进[D]. 李卫洲.西安电子科技大学 2011
本文编号：2900228
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2900228.html
