Fluent在大功率牵引变流器冷却系统设计中的应用

研制的1600kW大功率牵引变流器中，IGBT功率模块产生大量的热量，采用适当的冷却系统将产生的热量有效地散发出去，对提高产品和系统的可靠性有重要的意义。采用Fluent仿真软件对冷却系统温度场进行了仿真分析，并在仿真结果分析的基础上，调整冷却系统的技术参数，从而改善产品的散热效果，满足系统要求，大大缩短研发周期，以及降低研发成本。     

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。     

地铁车辆IGBT瞬态结温计算方法研究

基于IGBT模块封装的物理结构,分析了热量冲击导致芯片失效的主要原理.根据芯片热损耗的主要传递路径,建立了热量传递各环节的瞬态传热模型,并分别给出了瞬态温升计算方法.尤其对热量传递模型较复杂的走行风冷热管式散热器进行了详细分析和试验研究,并给出了获取散热器热阻抗模型实时参数的有效解决方法;最后,对芯片瞬态结温计算方法进行了总结,并开发了软件工具.文章介绍的计算方法和软件工具可推广应用,为IGBT模块瞬态结温计算提供重要参考.     

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。     

高热流密度SiC功率模块传热优化设计研究

针对新一代高压封装SiC器件功率模块功率密度更大、芯片尺寸更小的问题,文章基于一种新型复合相变散热技术,应用数值仿真和试验测试的研究方法进行传热优化设计研究。将优化设计所得的结果与外形尺寸一致的常规型材翅片散热方案进行性能对比,对比结果表明：在功率3×630 W的工况下,新型复合相变散热器相对型材翅片散热器,在相同风速条件下,温升可减小23.9～32.5 K,降幅为39.7%～61.6%;在相同风冷系统条件下,温升降幅可达到52%,并且对于相同的散热器设计温升,单个IGBT应用功率可增大约860 W,增幅约1倍,对于大功率、高热流密度散热应用发展前景广阔。     

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。     

出口机车高功率密度电源散热器的设计与优化

高功率密度电源具有功率密度高、重量轻、体积小以及便于维护的优点,近年来在出口机车上具有很高的竞争力。作为核心部件功率模块,其散热器的热稳定性直接影响了高功率密度电源的工作可靠性及功率密度的高低。文章提出了基于普通型材散热器的内嵌铜制水平热管散热解决方案,将其与普通型材散热器进行了对比,前者在散热能力上有很大的提升,能够满足所有功率器件的结温要求。     

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。     

大型养路机械用水冷柴油机散热器设计

阐述了大型养路机械用水冷柴油机冷却系统中散热器的设计、匹配技术要求及其对整机性能的影响;论述了基于提高系统散热能力、减少消耗功率的冷却系统及散热器计算方法.     

高速动车主变流器热管式空气冷却器散热性能试验研究

介绍了高速动车主变流器冷却器工作原理,研究了其热管式空气冷却器的传热特性,掌握机车IGBT功率模块冷却器在正常运行过程中的散热量和基板温度的工作范围,为散热器的选型和设计提供了科学依据。