电推进系统的相变储能式散热器性能研究

发布时间：2020-05-09 20:32

【摘要】：随着通用航空产业的发展,一种以电能为动力的新型飞机应运而生,其电推进系统朝着体积小、集成度高、功率密度大的趋势发展,核心器件IGBT由于过热导致的损坏成为制约电动飞机发展的因素,电推进系统的散热问题成为研究热点。与传统电推进系统散热方式相比,相变储能散热器结构简单,抗热冲击性能强,能够有效的解决散热及热冲击问题,因此对电推进系统的相变储能式散热器的研究具有实际意义。首先,本文针对电推进系统控制器中IGBT功率模块的散热问题展开研究,引入数学积分方法对损耗进行计算,确定电推进系统中IGBT功率模块在起飞爬升和定速巡航两种工况下的损耗;同时建立等效热路模型,给出了相变储能散热器的设计要求。其次,针对相变储能散热器中储能介质的选择问题,本文基于相变储能原理建立相变传热数学模型,确定影响相变材料相变特性的因素为相变潜热和热导率;并搭建相变传热原理实验平台对石蜡和Bi-28Pb-25Sn-6Cd合金两种相变材料进行实验研究,定量分析了不同相变潜热和热导率对相变材料相变特性的影响。最后,针对相变储能散热器作用下IGBT功率模块的温度分布问题,本文采用有限元软件进行仿真,得到了起飞爬升和定速巡航工况下的IGBT模块温度变化,并对相变散热器结构进行优化设计;在设计和分析的基础上,制备相变储能散热器,搭建螺旋桨实验台进行控制器温升实验,并与传统散热器作用下IGBT功率模块的温度变化进行对比,仿真与实验都验证了理论研究的合理性。
【图文】：

IGBT功率模块,温度测量,功率模块,控制器

T1 T3 T5T4 T6 T2锂蓄电池组永磁电机驱动板控制板霍尔转矩+温度霍尔图 2.1 控制器电气拓扑图Fig. 2.1 Controller electric topology diagramIGBT 作为整个控制器的关键器件，直接影响控制器的输出能力[43]。IGBT 功率作为电动飞机矢量控制器主要发热元件，应首先对 IGBT 功率模块的热特性进行，计算 IGBT 功率模块在不同工况下的发热特性，，然后完成控制器散热系统设计图 2.2a 和图 2.2b 是针对某电动飞机使用的 IGBT 功率模块的温度测量。

数据采集器,相变材料

图 3.5 Fluke Hydra-2635A 数据采集器Fig 3.5 Fluke Hydra-2635Adata collector用的设备及材料如表 3.2 所示。表 3.2 设备型号及材料参数Tab. 3.2 Equipment type and material parameters型号参数e Hydra-2635A 测量最高分辨率为 0K 型线长 2m，测温范围-200℃到 2000℃GC2-500VA 调压范围 0 到 250D-500S-500W 输出功率 0-500WHY510 工作温度-30℃到 280℃，导热系的实验平台，确定相变材料特性实验的实验步骤和酒精打磨清洗模拟热源及热沉外表面并干燥。的相变材料加热至液态，然后填充于热沉中等待
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V237

【相似文献】