强迫风冷散热器堵塞程度智能检测方法

发布时间：2020-12-22 11:38

　　针对目前电力电子变流装置强迫风冷散热器堵塞程度检测方法主要依靠人工定期检测且检测结果不准确问题,提出了一种基于变流装置现有传感器的智能化检测方法.首先基于热阻计算理论对散热器热阻网络模型进一步优化,并对污垢导致散热器性能下降的机理做了理论分析.其次基于功率器件功率损耗计算理论,建立SVPWM调制方式下功率模块的功率损耗算法模型.然后基于英飞凌IPOSIM功率损耗和结温在线仿真软件验证功率损耗计算模型的准确性.最后搭建了逆变装置实验平台进行模拟实验,实验平台能够检测散热器的堵塞程度,检测结果准确可靠,为散热器堵塞程度的智能检测提供可行方案. 

【文章来源】：北京交通大学学报. 2020年05期 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

散热器热网络结构

污垢导致散热器散热性能退化有两种退化机理:1) 冷却流体中的灰尘颗粒粘附在散热翅片上,降低了散热性能;2) 退化机理是散热器风道堵塞,导致流体流量的减少,降低了翅片表面的对流换热系数,增大了散热器等效热阻,两种影响方式如图 2 所示.第1种影响方式如图2(a)所示,污垢粘附在散热器散热翅片上,使得散热冷却剂通道变窄,同时相当于一层隔热层阻碍热量的散发,热量的传递过程为散热翅片-污垢-空气,散热器热阻网络有两部分发生了变化: 1)热阻网络中应加入污垢的等效热阻Rfoul,污垢的等效热阻Rfoul计算公式与式(2)相似,只是相应的传热系数变成了污垢的传热系数;2)污垢相对于散热器翅片的对流传热系数hfin和传热效率ηfin低几倍(具体根据污垢的成分而定),导致散热翅片到空气的对流传热热阻值Rconv发生变化.

本文提出的散热器堵塞程度智能检测模型的主要思想是利用电力电子变流装置现有的传感器设备采集变流装置的电压、电流、温度等数据,通过建立相应的模型算法以实现散热器风道堵塞程度的智能检测,方法如图3所示.如图 3 所示,首先利用电力电子变流装置现有的电压、电流传感器获取变流装置的电压、电流以及相位信息,然后根据功率器件的功率损耗算法计算变流装置的功率损耗;接着根据变流装置现有的温度传感器获取散热器的温升量,散热器温升等于散热器温度减去环境温度;然后根据热阻的计算方法计算散热器的热阻;最后根据散热器热阻稳态值与散热器堵塞程度之间的对应关系评估散热器的堵塞程度.其中热阻计算公式如下

【参考文献】：
博士论文
[1]电力电子器件及其装置的散热结构优化研究[D]. 张健.哈尔滨工业大学 2015

硕士论文
[1]双馈风电变流器功率模块IGBT结温波动抑制策略研究[D]. 李洋.重庆大学 2016
[2]大功率光伏逆变器损耗模型的研究[D]. 宋静文.西南交通大学 2013



本文编号：2931699