基于SolidWorks的功率单元热力分析

为了提高高压变频器功率单元散热设计的合理性和可靠性,对其进行热力分析仿真研究.通过计算功率单元发热器件的功率损耗,运用热阻和温升的数学模型选择散热器并借助SolidWorks计算机仿真软件,模拟高压变频器功率单元在正常运行时的工况条件,对功率单元进行热力分析.分析结果表明,功率器件的运行温度满足设计指标的要求,验证了功率单元结构排布设计、散热器设计选型方面的合理性.     

交流励磁变频器功率单元散热设计

交流励磁变频器是大型变速抽蓄电站的核心设备,由于容量较大,其散热系统设计是设备稳定运行的关键.针对交流励磁变频器功率单元,对各压接式功率器件的损耗进行了理论计算,并分析了不同功率因数和调制度工况下器件损耗及功率单元总损耗的变化趋势,基于损耗计算和仿真分析,采用最小流量和散热容量相互校验的水冷散热系统设计方法,设计了变频器的各功率器件散热器和水冷散热系统,最后通过研制的5.7 MVA交流励磁变频器功率单元样机试验,验证了损耗计算分析和散热系统设计的合理性.     

基于CFD的储能变流器功率单元结构和散热研究

针对储能变流器功率单元体积小、功率密度高、运行环境条件差的特点,对该功率单元结构和散热参数进行设计和优化。采用SolidWorks进行3D建模,采用计算流体力学(CFD)有限元分析软件进行散热仿真,求得该单元在设置的结构参数和环境条件下散热器的表面温度,并将其与测试结果进行了验证,以翅片数、散热器进出风口面积、散热器材料、风机流量压力、发热功率、热管数量作为设计变量。研究结果表明:散热器翅片数量和间隙设计、风机的合理选型设计、热管的使用使功率单元的散热效率提升,体积减小,成本降低,该功率单元散热完全可满足使用要求。     

并网变流器功率单元设计与直流载流需求研究

功率单元是变流器中的核心部件,随着变流器容量增大,功率单元需要模块化设计。本文结合业内产品总结了目前主流的模块化技术路线,比较了半桥功率单元和全桥功率单元的优缺点,并分析了功率单元设计中的关键技术。指出了模块直流母排电流非连续、不规则的特点,鉴于该电流对母排设计具有重要参考意义而目前相关研究文献匮乏的现状,本文开展理论推导,给出了直流母排载流需求的计算方法,并进行了仿真和实验验证。     

基于曲线拟合的PEBB单元散热优化设计

散热优化是功率电子元组件(PEBB)设计的关键环节,良好的散热系统可充分提高PEBB的功率密度,最大限度地提高开关器件的利用率。文中详细计算了PEBB单元开关器件的各项损耗功率,并采用ICEPAK软件对该单元进行散热仿真分析。通过改变PEBB单元中散热器的翅片数目和基板厚度等参数,得出其对单元散热效果的影响,运用曲线拟合的方式确定了这些影响因素与散热效果的函数关系,并通过对函数式求极值给出了散热器结构优化方案,最终通过对比仿真结果与实验数据验证了热仿真设计方法和实验的一致性,证明了该仿真在系统散热优化设计中具有指导意义。     

立式功率单元功率柜结构设计

随着电力电子技术的发展,适用于各类新能源场合的双向可控变流功率阀越来越受到关注。基于立式功率单元,对功率阀应用最广的柜式结构从散热结构、抗振结构两方面进行设计,然后对功率柜进行温升试验和抗振试验,验证了所设计的功率柜在散热结构和抗振结构两方面均具备合理性,为后续同类型功率柜设计提供设计参考。     

主电路模块化设计在大功率电源中的应用

在大功率电源产品的结构设计中,主电路的结构设计至关重要。本文提出了一种用于三相独立叠层母线电源的主电路模块化设计的思路。每相独立成为一个单元,有独立的散热器和风道,便于功率模块的散热,满足热设计的要求,便于产品的安装及维护。     

储能变流器功率模组的优化设计及散热仿真分析

功率模组作为储能变流器的核心单元,其散热问题引起了广泛的关注.以某500kW 储能变流器的功率模组为研究对象,从物理模型、风机选型、散热器设计、热仿真分析等方面详细介绍了功率模组的散热系统.建立了仿真模型,通过仿真计算优化了散热器的结构参数,并分析了功率模组的散热特性,最后通过试验数据和仿真计算对比, 验证了基于数值仿真的可靠性.该研究有效提升了选型的精确度,缩短了散热器设计周期,对后续的功率模组热仿真分析和优化具有重要的指导意义.     

大功率高压变频器的功率单元热沉研发

在对兆瓦级高压变频器研发中,大功率功率单元的散热是研发的关键,在对大功率IGBT的热设计中,根据IGBT和DOIDE的参数特性,计算其热损耗功率。结合热分析公式研发变频器功率单元的热沉系统,并利用相关的热分析行业软件,完成300A电流等级的通用功率单元的热设计。     

基于热仿真的高压变频器单元冷却系统设计

伴随着中压变频器国产化研究的深入开展,运用热仿真技术进行产品可靠性设计,对于提高制造关键装备技术水平有着重要的意义。以大功率高压变频器单元设计为例,通过高压变频器功率单元的传热模型和散热路径分析,基于ANSYS 16.0平台进行了变频器冷却系统数学模型建立和仿真模拟,以确保变频器功率单元热设计方案的可靠性,并在具体产品中进得到了实践验证,可为相关产品热设计工作的开展提供参考。     

模块化多电平功率放大器的损耗分析与散热设计

开关功率放大器在民用和军事中,如电动振动试验台和电声发射系统等重要领域都有着广泛的应用。首先研究了一种模块化多电平结构的大功率开关功率放大器,介绍了其工作原理,并着重分析了模块化多电平开关功率放大器的热损耗,讨论了其损耗与负载功率大小以及功率因数的关系。然后根据理论分析结果,对模块化多电平开关功率放大器的散热系统进行了设计,并通过热仿真软件PLECS和有限元分析软件ANSYS对所设计的热系统进行了仿真验证。最后研制了30 kW的模块化多电平功率放大器样机,对理论分析和仿真分析结果进行了实验验证。     

高密度电机主要尺寸、功率和散热能力关系研究

通过理论分析了电机主要尺寸、功率与散热能力的关系,然后基于三者之间的关系提出了给定散热条件下电机设计的若干约束,最后以8极9槽永磁直流无刷电动机为例,通过ANSYS有限元软件对理论分析进行了验证,并给出了多种不同机座号电机在自然散热下所允许设计的最大功率损耗,对电机设计有一定的指导意义.     

多重化逆变器的一种控制方法研究

多重化结构逆变器是一种新型结构的逆变器,该逆变器各功率单元构造相同,便于模块化设计和制造,系统可靠性高。各单元的输出通过功率变压器的耦合叠加实现高压输出,适合高压大功率场合。研究了多重化逆变器的一种控制方法,采用逆推的方法确定各单元的触发脉冲,通过多重移相叠加原理得到正弦波输出。能够应用较少的功率器件和较少的功率单元得到多电平的合成波,输出波形更加逼近正弦波,谐波含量小。应用Matlab软件进行仿真分析,验证了设计的合理性。     

基于SolidWorks的四象限H桥功率单元结构设计

运用SolidWorks软件设计了一款用于高压变频器的四象限H桥功率单元,建立了该单元的三维模型。通过建立用户模型库和使用标准模型库,方便设计者重复调用,缩短设计周期。利用SolidWorks软件中热力学仿真功能,验证了该单元中发热功率器件与散热器排布的合理性,检验了散热效果。利用SolidWorks软件中的测量工具和干涉检查功能,检验装配问题,优化了四象限H桥功率单元的结构设计。     

牵引功率单元布局对支撑电容的影响研究

功率单元和支撑电容是牵引变流器设计中最核心的两个部件,功率单元结构布局的不同影响支撑电容的纹波电流,进而影响变流器的可靠性和使用寿命.此处研究了功率单元不同结构布局和应用特点,并对其对支撑电容纹波电流的影响进行理论分析,最后通过仿真和样机试验验证,提出最优功率单元结构布局,为功率单元结构选择和电容选型提供了设计依据.     

极限温度下的电力电子技术

对近年来电力电子学在各个领域中的深入应用所涌现出的各种新技术进行了综述,其中包括高温环境下的新型碳化硅电力电子器件、各种器件的冷却散热技术、模块化功率电路和热电模块,以及低温环境下的电力电子技术、高温超导体技术等.指出了未来电力电子技术在极限温度下的一些发展趋势.     

电动汽车功率控制单元软件数字化设计研究综述及展望

作为纯电动汽车的核心零部件,功率控制单元高安全和高性能方面的需求对其软件设计和验证提出了功能范围的高覆盖率和验证环节的高效率两方面的挑战.软件数字化设计由于其灵活高效与低成本的特征,是功率控制单元的设计验证面向设计自动化的有效方式.该文以电动汽车功率控制单元的软件设计为蓝本,从数字平台、数学建模和数值算法三个角度,系统地梳理了电动汽车功率控制单元软件数字化设计的最新研究进展,围绕数字化设计对于运行速度、保真度,以及复杂度的技术需求,概括了功率控制单元现有数字平台的结构特点,并对其数学建模方法和数值算法进行归纳和总结,在此基础上对电力电子数字化设计的未来发展方向进行展望.     

电机功率逆变器三维温度场计算及散热结构设计

功率逆变器作为常用电机驱动电源的核心部件由于其功率密度大、发热量多,对其热安全性的研究显得尤为重要。本文基于有限体积法,对电驱动用功率逆变器进行三维温度场分析,并在此基础上对散热模式和结构进行了分析探讨,所设计结构经仿真分析验证,具有良好的散热性能。在提高设计效率的同时,为功率逆变器散热结构的集成和优化设计提供了借鉴和参考。     

车用双面散热功率模块的热-力协同设计

双面散热(DSC)功率模块可以降低封装热阻和寄生参数,是车用电机控制器的发展趋势。然而,双面散热功率模块内的热-力交互作用机制尚不明晰,且缺少热-力协同的设计方法。为了克服热阻与应力之间的相互制约,该文提出一种多目标协同的双面散热功率模块设计方法。建立了双面散热功率模块热学和力学性能的数学模型,表征材料属性和封装尺寸对功率模块性能的影响,并利用有限元分析(FEA)方法进行验证。此外,提出双面散热功率模块的多目标优化设计模型,协同提升功率模块的热-力性能,并给出基于非占优遗传算法的求解方法。最后,基于所提出的多目标协同设计方法,对比研究了封装材料属性对优化设计结果的影响。     

大功率LED灯热沉强化散热实验

根据温度恒定时输入热量与输出热量相等的原理,设计搭建了大功率LED热沉散热功率测试平台,对散热面积相等但翅片间距不等的两种直翅片式热沉进行了测试,并根据前期模拟结果对根部开孔方法强化散热的手段进行了实验对比。结果表明:翅片间距对翅片散热有明显影响,在翅片散热面积相等的条件下,一定范围内散热功率随翅片间距减少而减少。其原因在于,翅片间距减少时,翅片根部的空气停滞区增加,减少了热沉的有效散热面积,从而减少了热沉的散热功率。在翅片根部开孔可有效提高热沉的散热功率,最高可提高9.8%~16.68%。