面向微特电机的碳化硅控制器散热方案设计研究

发布时间：2021-08-25 11:52

　　针对微特电机控制器工作于舱内高温环境,提出了四种散热方案。详细对比了控制器热损耗的两种计算方法,基于模型的损耗计算方法更加精准。通过仿真平台计算得到不同工况条件下电机控制器中碳化硅MOSFET和肖特基二极管的功率损耗,系统分析控制器的散热路径,提出四种散热方案后分别建立控制器机壳的三维模型,运用6SigmaET热仿真软件对控制器的散热方案进行数值模拟,得到了稳态工作条件下的温度场分布云图。对比分析四种散热方案下的功率器件温度云图,贴底热管翅片散热的方案散热效果最好。为极端环境和强尺寸约束下微特电机控制器的散热方案设计提供了参考。 

【文章来源】：微电机. 2020,53(07)北大核心

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【部分图文】：

三相两电平电机控制器典型拓扑结构

物理模型仿真计算的方法可以实时考虑功率器件的参数,但其通常需要建立精确的功率器件仿真模型,使用LTSPICE、PLECS等商业软件进行仿真分析。CREE公司旗下的WolfSpeed专门推出了SpeedFit在线仿真计算工具,其借助PLECS仿真平台的算法,可以在线进行功率器件的仿真计算,节省了大量时间,并保证了仿真计算的精准度。用SpeedFit 进行损耗计算的流程图如图 2所示[8]。图3 SiC MOSFET和SiC SBD实物图

图2 利用SpeedFit 进行损耗计算的流程图采用Cree公司生产的C2M0045170P型“1700 V 72 A”碳化硅MOSFET和C3D25170H型“1700 V 26.3 A”碳化硅肖特基二极管(SBD),实物如图 3所示。为估算其导通损耗和开关损耗,使用SpeedFit开展了不同工况下的损耗仿真分析,获取了导通电流为5、10、20 A和开关频率为10、20、30 kHz时的损耗分布情况如图 4(a)、图4(b)所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高功率密度碳化硅MOSFET软开关三相逆变器损耗分析[J]. 何宁,李雅文,杜成瑞,徐德鸿.  电源学报. 2017(06)
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[4]基于封装集成技术的高功率密度碳化硅单相逆变器[J]. 李宇雄,黄志召,方建明,陈材,康勇.  电源学报. 2016(04)
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硕士论文
[1]基于碳化硅MOSFET水冷逆变电源的应用研究[D]. 王皓平.华中科技大学 2018



本文编号：3362065