动车组变流器用散热器优化设计
发布时间：2021-08-01 14:24
当代中国经济水平不断提升,带动了科研领域的高速发展,特别是在铁路动车、电子技术等领域都取得了显著的成绩。电子元件等设备在动车内发挥了重要作用,尤其是用于变流器的大功率IGBT模块。现今,电子器件不断向着高功率密度的方向发展,随之而来的超高发热量会导致设备温度过高,影响设备正常运行甚至烧毁设备,这不仅增大了动车运行成本且严重影响列车行车安全。因此,对动车变流器用散热器进行优化设计,保证设备安全稳定运行是极为必要的。本课题目的是为CRH2型动车组变流器内IGBT模块设计一高效散热器,考虑到动车内部的环境条件限制,本设计采用铝制水冷式散热器,在满足换热需求的前提下,散热器的外形设计尽量小型化,以节省空间,同时对内部流道、进出口腔进行了优化设计,强化传热及流动性能。本论文主要工作内容如下:（1）针对目前CRH2型高速动车机组变流器中所用的大功率IGBT模块,基于相关学者对电子设备散热领域的研究成果,进行综合考量,设计了四种动车组牵引变流器用高效散热器,分别为顺排30x10（shun-30x10）、顺排20x10（shun-20x10）、叉排30x10（cha-30x10）、叉排20x10（ch...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
功率器件故障因素占比Fig.1-1TheproportionofpowerdevicefailurefactorsIGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)是一种集高
第 2 章 散热器设计计算高速发展的高铁动车领域，特别是对于动车组变流器用的大功率 IGB散热设计尤为关键，这间接影响到动车在高速运行过程中的稳定性，行安全以及后续技术提升等都有重要意义。本课题针对动车变流器设构的水冷式散热器，通过理论公式校核该散热器的性能指标。器设计原理常电子发热设备冷却设计的关键步骤有：选定冷却介质的种类、流量冷却设备的材料以及散热器的结构设计等。现阶段普遍使用的散热、水冷式和热管散热器，不同的散热领域要根据实际情况选用适宜的。过去的专家学者对电子设备散热系统的研究已经有许多好的经验供后续研究借鉴。一般电子器件散热方式大致包括两类：主动散热法法，具体的散热方法分类见图 2-1。
图 2-2 相变冷却原理Fig. 2-2 Phase change cooling principle4)液体冷却息技术时代，电子元器件正朝着大功率、小型化的方向发展，过去术已达不到当下大功率设备的散热指标，因此液体冷却技术就成为研究方案。液体冷却是一个笼统的概念，凡是用液体对电子设备进，都可称之为液体冷却。液体冷却方案设计中冷却介质种类的选择确定都至关重要，目前常见的液体冷却方式主要是喷淋和射流冷却换热的电器件是否接触，可分为直接与间接液体冷却：.直接液体冷却接液体冷却由于热设备要与冷流体直接接触，因此冷却流体一定要性，且不易挥发或产生相变，一般有以下 2 种：一种是将高温设备直接没入冷却介质，介质包围电子设备，两者长时间接触，这会出的侵蚀现象，容易损坏设备，还有热滞后的问题。第二种是喷淋或喷淋的方式将冷却介质与设备表面接触对流换热，液体射流类似于理简单，技术也比较成熟。这两种方式，后者比前者更安全，散热
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Flotherm的大功率IGBT散热器设计与仿真[J]. 李超,徐志书,姜迪开. 现代机械. 2017(03)
[2]DMLS微型换热器内纳米粒子浓度对Al2O3/R141b流动沸腾压降的影响[J]. 周建阳,罗小平,谢鸣宇,邓聪. 化工学报. 2016(11)
[3]微型管换热器性能优化设计方法探讨[J]. 倪辉辉. 科技展望. 2015(23)
[4]基于切削铜纤维烧结的大功率LED微型换热器性能研究[J]. 侯亭波,潘敏强,姜国平,靳菲. 光电子·激光. 2015(09)
[5]空调用微通道换热器的可靠性研究进展[J]. 何国军. 制冷. 2014(02)
[6]微结构换热器的研究进展[J]. 姜辉,吴大鸣,庄俭,刘颖. 塑料. 2013(06)
[7]车用散热器百叶窗布置方式的数值模拟与分析[J]. 朱家玲,李晓光,张伟. 天津大学学报. 2013(03)
[8]微换热通道的几何特性对多孔微型换热器传热特性的影响[J]. 王志鑫,党开放,张亚军,庄俭,郑秀婷,吴大鸣. 化工机械. 2012(04)
[9]基于正交实验的微型换热器微注射成型工艺[J]. 侯立军,吴大鸣,庄俭,吴智明. 塑料. 2012(03)
[10]大功率LED多芯片模块水冷散热设计[J]. 杨传超,王春青,杭春进. 电子工艺技术. 2010(05)
硕士论文
[1]列车牵引变流器功率器件温升计算与仿真验证[D]. 张正松.西南交通大学 2017
[2]U型流道冷板流量分布及散热特性的研究[D]. 胡争光.电子科技大学 2014
[3]面向大功率LED水冷散热的微型换热器设计及性能分析[D]. 侯亭波.华南理工大学 2014
[4]不同结构水冷散热器流体流动和换热性能研究[D]. 王立.电子科技大学 2013
[5]全高度电子设备冷却用冷板设计分析[D]. 魏慧冬.南京航空航天大学 2012
[6]错流微型换热器内导热影响的模拟研究[D]. 段宏悦.天津大学 2012
[7]聚合物微型换热器传热机理研究[D]. 蒋金云.北京化工大学 2011
[8]并联管组流量分配的模拟计算和试验研究[D]. 缪斌.西安石油大学 2011
[9]热传导对微型错流换热器换热性能影响的数值研究[D]. 牟薇.天津大学 2010
[10]液冷冷板流动和换热特性的研究[D]. 唐磊.南京航空航天大学 2008
本文编号：3315691
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
功率器件故障因素占比Fig.1-1TheproportionofpowerdevicefailurefactorsIGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)是一种集高
第 2 章 散热器设计计算高速发展的高铁动车领域，特别是对于动车组变流器用的大功率 IGB散热设计尤为关键，这间接影响到动车在高速运行过程中的稳定性，行安全以及后续技术提升等都有重要意义。本课题针对动车变流器设构的水冷式散热器，通过理论公式校核该散热器的性能指标。器设计原理常电子发热设备冷却设计的关键步骤有：选定冷却介质的种类、流量冷却设备的材料以及散热器的结构设计等。现阶段普遍使用的散热、水冷式和热管散热器，不同的散热领域要根据实际情况选用适宜的。过去的专家学者对电子设备散热系统的研究已经有许多好的经验供后续研究借鉴。一般电子器件散热方式大致包括两类：主动散热法法，具体的散热方法分类见图 2-1。
图 2-2 相变冷却原理Fig. 2-2 Phase change cooling principle4)液体冷却息技术时代，电子元器件正朝着大功率、小型化的方向发展，过去术已达不到当下大功率设备的散热指标，因此液体冷却技术就成为研究方案。液体冷却是一个笼统的概念，凡是用液体对电子设备进，都可称之为液体冷却。液体冷却方案设计中冷却介质种类的选择确定都至关重要，目前常见的液体冷却方式主要是喷淋和射流冷却换热的电器件是否接触，可分为直接与间接液体冷却：.直接液体冷却接液体冷却由于热设备要与冷流体直接接触，因此冷却流体一定要性，且不易挥发或产生相变，一般有以下 2 种：一种是将高温设备直接没入冷却介质，介质包围电子设备，两者长时间接触，这会出的侵蚀现象，容易损坏设备，还有热滞后的问题。第二种是喷淋或喷淋的方式将冷却介质与设备表面接触对流换热，液体射流类似于理简单，技术也比较成熟。这两种方式，后者比前者更安全，散热
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Flotherm的大功率IGBT散热器设计与仿真[J]. 李超,徐志书,姜迪开. 现代机械. 2017(03)
[2]DMLS微型换热器内纳米粒子浓度对Al2O3/R141b流动沸腾压降的影响[J]. 周建阳,罗小平,谢鸣宇,邓聪. 化工学报. 2016(11)
[3]微型管换热器性能优化设计方法探讨[J]. 倪辉辉. 科技展望. 2015(23)
[4]基于切削铜纤维烧结的大功率LED微型换热器性能研究[J]. 侯亭波,潘敏强,姜国平,靳菲. 光电子·激光. 2015(09)
[5]空调用微通道换热器的可靠性研究进展[J]. 何国军. 制冷. 2014(02)
[6]微结构换热器的研究进展[J]. 姜辉,吴大鸣,庄俭,刘颖. 塑料. 2013(06)
[7]车用散热器百叶窗布置方式的数值模拟与分析[J]. 朱家玲,李晓光,张伟. 天津大学学报. 2013(03)
[8]微换热通道的几何特性对多孔微型换热器传热特性的影响[J]. 王志鑫,党开放,张亚军,庄俭,郑秀婷,吴大鸣. 化工机械. 2012(04)
[9]基于正交实验的微型换热器微注射成型工艺[J]. 侯立军,吴大鸣,庄俭,吴智明. 塑料. 2012(03)
[10]大功率LED多芯片模块水冷散热设计[J]. 杨传超,王春青,杭春进. 电子工艺技术. 2010(05)
硕士论文
[1]列车牵引变流器功率器件温升计算与仿真验证[D]. 张正松.西南交通大学 2017
[2]U型流道冷板流量分布及散热特性的研究[D]. 胡争光.电子科技大学 2014
[3]面向大功率LED水冷散热的微型换热器设计及性能分析[D]. 侯亭波.华南理工大学 2014
[4]不同结构水冷散热器流体流动和换热性能研究[D]. 王立.电子科技大学 2013
[5]全高度电子设备冷却用冷板设计分析[D]. 魏慧冬.南京航空航天大学 2012
[6]错流微型换热器内导热影响的模拟研究[D]. 段宏悦.天津大学 2012
[7]聚合物微型换热器传热机理研究[D]. 蒋金云.北京化工大学 2011
[8]并联管组流量分配的模拟计算和试验研究[D]. 缪斌.西安石油大学 2011
[9]热传导对微型错流换热器换热性能影响的数值研究[D]. 牟薇.天津大学 2010
[10]液冷冷板流动和换热特性的研究[D]. 唐磊.南京航空航天大学 2008
本文编号：3315691
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