基于热模型的微通道散热控制系统
本文关键词： 微通道 热模型 散热系统 控制系统 出处：《华中科技大学》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：微通道散热技术由于散热效率高、结构紧凑而被广泛应用于电子器件散热中。随着电子器件对散热的要求越来越高,微通道散热系统不仅需要拥有高的散热能力,更需要根据器件的散热需求快速做出调整,避免器件温度出现过大波动。因此,探索一种可进行快速、智能调节的微通道散热系统非常有意义。本文建立了一种基于双通道直平行微通道的热模型,基于该模型设计了一套微通道散热控制系统,并对系统的散热控制性能进行了实验测试和评估。对一种双通道直平行微通道结构进行了详细的分析,根据结构特点,将其分割成三个部分。分别分析了各部分传热边界条件及内部传热过程,建立了各部分的热阻解析计算式,最后通过建立总热阻模型,得到了热源平均温度的表达式。根据所建立的热模型,逐一分析影响微通道总热阻的因素,采取曲线拟合的方式得到了简化的总热阻表达式。在此基础上,制定了具体的实现方案,并实现了散热控制系统的控制算法。同时通过实验的方法确定了执行器微型泵的控制电压与流量的对应关系,完成整个散热控制系统的设计。对所设计的散热系统进行了实验测试及分析,通过实验测试了系统对典型阶跃信号的响应曲线,并计算了响应时间、调节时间以及稳态误差等性能指标。实验结果显示所设计的散热控制系统能够控制热源温度达到预定范围,表明所设计的系统是合理的。同时以传统PID控制为对比研究对象,进行对比实验。结果显示,基于热模型控制的优势在于其调节时间短,控制过程平稳,超调量小。对于典型阶跃输入信号,基于热模型控制的调节时间最短仅为PID控制的76.28%;其最大超调量为2.31%,与PID控制最小超调量8.91%对比明显。对比显示基于热模型的控制整体性能较优。
[Abstract]:Microchannel heat dissipation technology is widely used in electronic devices due to its high efficiency and compact structure. It is also necessary to adjust rapidly according to the heat dissipation requirements of the device to avoid excessive fluctuations in the device temperature. The intelligent microchannel heat dissipation system is of great significance. In this paper, a heat model based on two-channel parallel microchannel is established, and a set of micro-channel heat dissipation control system is designed based on the model. The heat dissipation control performance of the system is tested and evaluated experimentally. A two-channel parallel microchannel structure is analyzed in detail. It is divided into three parts. The heat transfer boundary conditions and internal heat transfer processes of each part are analyzed, and the analytical formula of thermal resistance of each part is established. Finally, the total thermal resistance model is established. The expression of mean heat source temperature is obtained. According to the established thermal model, the factors affecting the total thermal resistance of microchannel are analyzed one by one, and the simplified expression of total thermal resistance is obtained by means of curve fitting. The control algorithm of the heat dissipation control system is realized, and the corresponding relationship between the control voltage and the flow rate of the actuator micro-pump is determined by the method of experiment. The design of the whole heat dissipation control system is completed. The system is tested and analyzed experimentally, the response curve of the system to the typical step signal is tested experimentally, and the response time is calculated. The experimental results show that the designed heat dissipation control system can control the temperature of the heat source to a predetermined range, which indicates that the designed system is reasonable. At the same time, the traditional PID control is taken as the comparative study object. The results show that the advantages of thermal model based control are its short adjusting time, stable control process and small overshoot. The minimum adjustment time based on thermal model control is only 76.28% of PID control, and the maximum overshoot is 2.31, which is obviously compared with that of PID control 8.91%. The comparison shows that the overall performance of thermal model based control is better than that of PID control.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273;TN607
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，本文编号：1495507
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