电力机车牵引变流器水冷系统的热仿真分析

水冷系统是大功率交流传动电力机车牵引变流器安全可靠运行的基础。因其结构复杂,很难采用经验公式和理论计算进行准确的分析,而采用有限体积法对整个水冷系统进行仿真时需面临计算精度与计算机资源巨大的问题。通过运用FLUENT软件先对水冷系统管道内冷却介质的流动情况进行分析,再以计算得到的各水冷散热器入口平均流速为输入参数,然后对逆变模块和整流模块的水冷散热器温升情况进行研究,得到水冷系统的散热性能仿真结果。仿真方法的可行性和仿真结果的准确性得到了试验验证。研究结果可为牵引变流器水冷系统的热设计提供指导。     

城际动车组集成式水冷系统

介绍了城际动车组集成式水冷系统的原理以及核心部件热交换器、水冷散热器、水泵、风机和膨胀水箱的选型和计算,详细阐述了水冷系统设计方法和各核心部件的作用,最后通过牵引变流器型式试验中的温升考核验证了水冷系统设计的合理性,为今后集成式水冷系统的设计提供参考。     

基于Fluent的6英寸晶闸管水冷散热器设计及优化

概述了6英寸晶闸管的水冷散热系统及模型,利用Fluent软件,采用有限元分析方法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和三维温度场模型模拟了散热器的散热过程。仿真分析了散热器台面的温度分布、流场与流动阻力、功率和流量变化时对热阻和流阻的影响。提出了散热器的优化设计方案,进行了流动与传热模拟。通过与前期试验的对比分析可知,采用Fluent仿真软件能较真实地反映水冷散热器的散热过程及内部流体的复杂流动过程,可为散热器的设计及改进提供理论依据。     

3D复合相变散热器在轨道交通中的热管理应用研究

针对轨道交通领域日趋恶劣的热管理条件,文章对一种散热效率更高效的3D复合相变散热器进行了研究。应用数值仿真和试验测试的研究方法,将3D复合相变散热器与相同体积的双面热管散热器和水冷散热器进行对比,结果表明:与双面热管散热器相比,3D复合相变散热器在相同风速和功率工况下,热阻降低7.8%～10.5%,压降降低57.5%～63.6%,均温效果提升约52%;对于相同风机的冷却系统,单个IGBT最大许用功率可增大670 W,增幅约26.8%;额定工况的热性能与水冷散热接近。     

一种离心铸造水冷工艺

大功率机车用离心铸造气缸套要求高强度、高耐磨性,铸件内在质量近乎零缺陷。为保证气缸套质量,通过设计专用的水冷管,摸索水冷压力和水流量、水冷时间和空冷时间,通过控制铸件脱模温度,使其达到技术要求,提高生产效率。     

和谐HX_D1型大功率交流电力机车通风系统

介绍HXD1型大功率交流电力机车的通风方式,分析其通风系统的主要技术特点,并对其风量的控制、室内空气洁净度的控制、板翅式复合散热器的应用、电气屏柜的特点和空调系统舒适性的控制进行了说明。     

大功率模块用水冷散热器的数值模拟与试验研究

通过数值模拟与试验研究相结合的方法,对某电力机车牵引变流器大功率模块水冷散热器的性能进行了研究。结果表明,不同的IGBT元件模型对散热器的温升及热阻计算影响较大,发热模块模型计算出的散热器最大热阻值与试验值最为接近,相差约6%;散热器的热阻随冷却液流量的增加而减小,但与模块功率的变化无明显的关系;压降随冷却液流量的增加而增加。     

故障注入方法在列车运行控制仿真系统中的应用

故障注入作为一种有效的测试验证手段已在多个领域得到运用,针对列控仿真系统,采用基于仿真的故障注入方法,利用基于HLA设计的故障注入工具,通过关键设备典型故障案例的大量实验,对目标仿真系统进行相关安全性能测试,得到列车运行控制仿真系统的安全性能分析及关键设备的故障概率。实验结果表明,故障注入仿真可以有效对列车运行控制系统做出可靠性评估分析。     

翅柱式水冷散热器的性能研究

为化解强化换热与流动阻力的矛盾、优化某IGBT水冷散热器的设计,对比分析了5种不同翅柱结构(带小突起枣核状、光滑枣核状、菱形、圆形和方形)对流速、压降和温度的影响。研究结果表明:带小突起枣核状翅柱的换热效果最佳,圆形翅柱的换热效果最差;光滑的枣核状翅柱流线型最好、压降最小,方形翅柱的流线型最差、压降最大;温度对冷却介质物性参数有较大的影响,在水冷散热器的设计和使用过程中需要对温度予以关注。     

网格尺寸对IGBT水冷散热器仿真结果的影响

对比分析了0.5 mm,1 mm和2 mm网格尺寸下IGBT水冷散热器CFD(计算流体力学)仿真结果,发现网格尺寸0.5 mm方案要比其余2种方案能更为准确地捕捉流场信息,其计算结果的准确性最高。研究了将细致网格CFD模型的对流换热系数分布映射到粗糙网格有限元模型的方法。利用该方法可以得到与用细致网格的CFD模型基本一致的温度结果,并可将之推广应用到风冷、油冷等散热器的仿真分析中。     

辅助逆变器散热器的数值模拟与优化设计

为使辅助逆变器散热器达到设计目的及与系统匹配最优,以某辅助逆变器散热器为研究对象,分析了散热器几何参数对热阻的影响。应用理论公式对高密度热流功率模块的散热器进行设计和优化,利用CFD软件对散热器的性能进行数值仿真模拟,根据仿真结果对散热器的参数进行优化。样机试制和试验结果显示,模拟仿真结果与试验数据基本吻合,误差在5%~8%。采用这种方法和思路来设计散热器,可以大大缩短产品研发周期和降低研发成本。     

TGA16型动车组主变流器水冷系统的设计

分析了TGA16型动车组主变流器系统组成、工作原理和技术参数,并计算了主变流器的功率损耗,阐述了主变流器水冷系统的构成和工作原理,提供了一套水冷系统关键部件的设计和选型方法,通过试验考核表明,该水冷系统完全能够满足要求。     

地铁车辆运行条件下IGBT器件过热报警问题分析研究

针对宁波地铁2号线车辆压道运行工况下频繁出现IGBT器件过热报警问题,分别开展MP₂车和M₂车在压道运行工况和正线运行工况下的温升测试,并利用FLUENT软件对热管散热器和IGBT器件进行仿真分析。研究结果表明,受车体底部设备阻挡,地铁车辆牵引逆变器热管散热器进出风口的风速为车辆速度的15%～40%;压道运行工况下,MP₂车热管散热器的进口平均风速低于M₂车,是MP₂车频繁报IGBT器件过热的根本原因;正线运行工况下,热管散热器的进口平均风速为6 m/s,可以保证IGBT器件的可靠应用。温升测试与仿真分析方法可为地铁车辆牵引逆变器的热设计工作提供理论指导。     

基于高效扰流技术的IGBT双面冷却散热器性能优化研究

基于数值仿真和试验研究方法,对用于轨道交通变流器的液冷散热器的性能进行了研究和优化设计,并将结果与HXD1C机车、HXD2B机车当前使用的散热器对比。结果表明,通过使用高效扰流技术和4组并联的流道结构,提升了散热器换热能力并降低了流阻,使散热器台面温升比HXD2B和HXD1C机车使用的散热器分别降低37%和14.1%,流阻分别降低36.9%和22.3%;通过使用对称的双面冷却结构,使IGBT安装面的均温性得到提升,并使其占用空间比单面平铺安装减少26%。     

广佛地铁夏南车辆段空调方案比选及冰蓄冷运用于该项目的设想

通过对广佛地铁夏南车辆段实际情况分析,对集中水冷系统及多联机系统进行方案比较。确定集中水冷系统方案,对系统进行了优化设计及对冰蓄冷运行于该项目的设想进行讨论。     

电力机车走行风相变散热器风洞试验研究

文章基于电力机车走行风相变散热器的结构模型,建立了其等效热阻网络,分析其传热特性,推导了风速影响下散热量的修正系数关系式;通过风洞试验,研究了散热器在不同风速、不同水流量下散热量和热阻的变化特性,以及散热器在不同风速下的热启动性能及阻力特性。结果表明:散热器散热量随风速及水流量的增大而不断增大,而散热器热阻则刚好相反;散热器静态启动时间和散热启动时间均小于4 min;单个散热器产生阻力仅为机车牵引力的0.17‰,对整车阻力影响很小。     

大功率铝合金散热器化学镀溶液及工艺的研究

化学镀镍磷合金已广泛应用于钢、铜、铝、塑料、陶瓷等表面的防腐、耐磨、表面装饰等领域。为适应铁路提速对机车、车辆轻量化的要求，高速列车采用了大量的铝合金件。270 km／h高速列车就采用了多种铝合金零部件，其中绝大部分产品都要求进行表面处理，图1中的铝合金水冷散热器表面就要求采用化学镀镍磷合金。水冷散热器采用防锈铝LF21，钎焊构件，     

基于梦境蚁群算法的车载VOBC测试案例约减策略研究

测试案例作为CBTC通用测试平台的基础,研究其约减策略,构建高效完备的测试案例集更加有助于CBTC系统的测试。提出梦境蚁群算法,在传统蚁群算法的信息素更新方式中引入做梦因子,并将其运用在车载VOBC的测试案例约减中,利用CBTC通用测试平台所用的有关测试案例集以matlab作为仿真平台对其进行验证,结果表明梦境蚁群算法能有效地减少测试案例数量,减少测试时间,节约测试成本,且减少比例比使用蚁群算法提高了10%。该算法为测试案例约减研究提供了新的方法,同时该算法扩大了解的搜索空间,能很好改善传统方法易产生局部最优的缺点,而且考虑了需求覆盖度和测试代价两重因素,使最后所得的测试案例集易行全面。     

地铁牵引功率模块测试系统设计

地铁牵引系统主要由牵引逆变器提供动力,牵引功率模块是其中的核心主电路部分。介绍了一种地铁牵引系统功率模块测试系统设计思路及参数计算,给出了测试系统的硬件和软件设计方法。通过静态脉冲测试和动态脉冲测试可以看出,设计的测试系统可较为精确地测量到地铁牵引逆变器功率模块每个桥的桥臂IGBT(绝缘栅双极晶体管),且其实测值与理论计算值接近。该测试系统较为适合现场测试和验证功率模块的整体性能。     

地铁车辆牵引变流器的热管散热器的数值模拟

变流器采用"热管散热器+走行风冷"方式可简化柜体结构。为分析热管散热器的散热性能,利用Fluent软件分析了其流速和温度的分布特点,结果表明热管散热器在较低的车辆运行速度下仍具有较好的散热效果。实际的现场应用情况验证了仿真结果的准确性。