針對目前電力電子變流裝置強迫風冷散熱器堵塞程度檢測方法主要依靠人工定期檢測且檢測結果不準確問題,提出了一種基于變流裝置現(xiàn)有傳感器的智能化檢測方法.首先基于熱阻計算理論對散熱器熱阻網(wǎng)絡模型進一步優(yōu)化,并對污垢導致散熱器性能下降的機理做了理論分析.其次基于功率器件功率損耗計算理論,建立SVPWM調(diào)制方式下功率模塊的功率損耗算法模型.然后基于英飛凌IPOSIM功率損耗和結溫在線仿真軟件驗證功率損耗計算模型的準確性.最后搭建了逆變裝置實驗平臺進行模擬實驗,實驗平臺能夠檢測散熱器的堵塞程度,檢測結果準確可靠,為散熱器堵塞程度的智能檢測提供可行方案. 

【文章來源】：北京交通大學學報. 2020年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

散熱器熱網(wǎng)絡結構

污垢導致散熱器散熱性能退化有兩種退化機理:1) 冷卻流體中的灰塵顆粒粘附在散熱翅片上,降低了散熱性能;2) 退化機理是散熱器風道堵塞,導致流體流量的減少,降低了翅片表面的對流換熱系數(shù),增大了散熱器等效熱阻,兩種影響方式如圖 2 所示.第1種影響方式如圖2(a)所示,污垢粘附在散熱器散熱翅片上,使得散熱冷卻劑通道變窄,同時相當于一層隔熱層阻礙熱量的散發(fā),熱量的傳遞過程為散熱翅片-污垢-空氣,散熱器熱阻網(wǎng)絡有兩部分發(fā)生了變化: 1)熱阻網(wǎng)絡中應加入污垢的等效熱阻Rfoul,污垢的等效熱阻Rfoul計算公式與式(2)相似,只是相應的傳熱系數(shù)變成了污垢的傳熱系數(shù);2)污垢相對于散熱器翅片的對流傳熱系數(shù)hfin和傳熱效率ηfin低幾倍(具體根據(jù)污垢的成分而定),導致散熱翅片到空氣的對流傳熱熱阻值Rconv發(fā)生變化.

本文提出的散熱器堵塞程度智能檢測模型的主要思想是利用電力電子變流裝置現(xiàn)有的傳感器設備采集變流裝置的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù),通過建立相應的模型算法以實現(xiàn)散熱器風道堵塞程度的智能檢測,方法如圖3所示.如圖 3 所示,首先利用電力電子變流裝置現(xiàn)有的電壓、電流傳感器獲取變流裝置的電壓、電流以及相位信息,然后根據(jù)功率器件的功率損耗算法計算變流裝置的功率損耗;接著根據(jù)變流裝置現(xiàn)有的溫度傳感器獲取散熱器的溫升量,散熱器溫升等于散熱器溫度減去環(huán)境溫度;然后根據(jù)熱阻的計算方法計算散熱器的熱阻;最后根據(jù)散熱器熱阻穩(wěn)態(tài)值與散熱器堵塞程度之間的對應關系評估散熱器的堵塞程度.其中熱阻計算公式如下

【參考文獻】：
博士論文
[1]電力電子器件及其裝置的散熱結構優(yōu)化研究[D]. 張健.哈爾濱工業(yè)大學 2015

碩士論文
[1]雙饋風電變流器功率模塊IGBT結溫波動抑制策略研究[D]. 李洋.重慶大學 2016
[2]大功率光伏逆變器損耗模型的研究[D]. 宋靜文.西南交通大學 2013



本文編號：2931699