隨著振動(dòng)臺技術(shù)的發(fā)展,與之配套的功率放大器輸出功率越來越高。針對快速發(fā)展的高壓功率放大器,如何提高單位體積的輸出功率并保證高壓功率放大器能夠安全可靠工作是目前高壓功率放大器迫切需要解決的問題。在此設(shè)計(jì)了一種新型的散熱結(jié)構(gòu),大大提高了高壓功率放大器的散熱效率。采用FLUENT有限元分析軟件對水冷散熱器的溫度場及流場進(jìn)行了仿真分析,并對水冷散熱結(jié)構(gòu)以及仿真結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明,該散熱結(jié)構(gòu)大大提高了功率放大器單位體積的輸出功率,而且采用FLUENT有限元分析的方法可以為設(shè)計(jì)以及改進(jìn)散熱器結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：電力電子技術(shù). 2020,54(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖３散熱模型網(wǎng)格劃分??Ｆｉｇ．?３?Ｍｅｓｈ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｅａｔ?ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ??（ａ）網(wǎng)格丨??

冷散熱器相比其結(jié)構(gòu)更緊湊，散熱效率更??高，每個(gè)功率模塊箱使用的ＩＧＢＴ模塊增加到４個(gè)，??其輸出電壓達(dá)到３２０?Ｖ，輸出電流達(dá)到２５０?Ａ。??（ａ）風(fēng)散熱結(jié)構(gòu)?（ｂ?＞水冷散熱結(jié)構(gòu)??圖１高壓功率放大器散熱結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１?Ｈｅａｔ?ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｈｉｇｈ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｐｏｗｅｒ?ａｍｐｌｉｆｉｅｒ??２．２水冷散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)??高壓功率放大器每個(gè)功率模塊箱包含４個(gè)??ＩＧＢＴ模塊，所設(shè)計(jì)的水冷散熱器將對這４個(gè)模塊??同時(shí)散熱，圖２為髙壓功率放大器ＩＧＢＴ模塊水冷??散熱模型示意圖。散熱器為對稱結(jié)構(gòu)，４個(gè)ＩＧＢＴ??模塊對稱分布在散熱器左右兩側(cè)。為提高散熱器??的散熱效率，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)考慮的問題??包括以下幾項(xiàng)：①材料的選擇：散熱器通常采用導(dǎo)??熱系數(shù)較高的鋁或銅，為減輕功率放大器的重量、??節(jié)約成本，采用鋁作為散熱器的材料；②散熱器表??面處理：為了提高散熱器的熱輻射性能，對其表面??進(jìn)行黑色氧化處理；③連接表面處理：在散熱器和??ＩＧＢＴ模塊的連接表面涂抹導(dǎo)熱脂，可以很好地填??充兩者之間的間隙，使它們接觸良好，從而提高導(dǎo)??熱性能；④冷卻水進(jìn)、出口?：為便于將散熱器安裝??在功率模塊箱內(nèi)，其冷卻水進(jìn)、出口位于散熱器同??側(cè)；⑤尺寸設(shè)計(jì)：綜合考慮功率模塊箱的空間結(jié)構(gòu)??以及ＩＧＢＴ模塊結(jié)構(gòu)，散熱器的總體尺寸設(shè)計(jì)為??２４５?ｍｍｘｌ２４ｍｍｘ２０ｍｍ，水流通道橫截面尺寸為??Ｄ＝１０?ｍｍ?〇??散熱；器?水％通道??圖２散熱器結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒａｄｉａｔｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??２

箱僅能使用２個(gè)ＩＧＢＴ模塊，??其輸出電壓為３２０?Ｖ，輸出電流為５５?Ａ。圖ｌｂ為??所設(shè)計(jì)高壓功率放大器水冷散熱結(jié)構(gòu)，采用水冷??散熱器對ＩＧＢＴ模塊進(jìn)行散熱，ＩＧＢＴ模塊安裝在??散熱器表面，散熱器內(nèi)部加工有水流通道，循環(huán)的??冷卻水在其中流動(dòng)，從而將ＩＧＢＴ產(chǎn)生的熱量帶??走，與風(fēng)冷散熱器相比其結(jié)構(gòu)更緊湊，散熱效率更??高，每個(gè)功率模塊箱使用的ＩＧＢＴ模塊增加到４個(gè)，??其輸出電壓達(dá)到３２０?Ｖ，輸出電流達(dá)到２５０?Ａ。??（ａ）風(fēng)散熱結(jié)構(gòu)?（ｂ?＞水冷散熱結(jié)構(gòu)??圖１高壓功率放大器散熱結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１?Ｈｅａｔ?ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｈｉｇｈ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｐｏｗｅｒ?ａｍｐｌｉｆｉｅｒ??２．２水冷散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)??高壓功率放大器每個(gè)功率模塊箱包含４個(gè)??ＩＧＢＴ模塊，所設(shè)計(jì)的水冷散熱器將對這４個(gè)模塊??同時(shí)散熱，圖２為髙壓功率放大器ＩＧＢＴ模塊水冷??散熱模型示意圖。散熱器為對稱結(jié)構(gòu)，４個(gè)ＩＧＢＴ??模塊對稱分布在散熱器左右兩側(cè)。為提高散熱器??的散熱效率，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)考慮的問題??包括以下幾項(xiàng)：①材料的選擇：散熱器通常采用導(dǎo)??熱系數(shù)較高的鋁或銅，為減輕功率放大器的重量、??節(jié)約成本，采用鋁作為散熱器的材料；②散熱器表??面處理：為了提高散熱器的熱輻射性能，對其表面??進(jìn)行黑色氧化處理；③連接表面處理：在散熱器和??ＩＧＢＴ模塊的連接表面涂抹導(dǎo)熱脂，可以很好地填??充兩者之間的間隙，使它們接觸良好，從而提高導(dǎo)??熱性能；④冷卻水進(jìn)、出口?：為便于將散熱器安裝??在功率模塊箱內(nèi)，其冷卻水進(jìn)、出口位于散熱器同??側(cè)；⑤尺寸設(shè)計(jì)：綜合考慮功率模塊箱

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3309889