【摘要】：隨著通用航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,一種以電能為動(dòng)力的新型飛機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,其電推進(jìn)系統(tǒng)朝著體積小、集成度高、功率密度大的趨勢發(fā)展,核心器件IGBT由于過熱導(dǎo)致的損壞成為制約電動(dòng)飛機(jī)發(fā)展的因素,電推進(jìn)系統(tǒng)的散熱問題成為研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)電推進(jìn)系統(tǒng)散熱方式相比,相變儲(chǔ)能散熱器結(jié)構(gòu)簡單,抗熱沖擊性能強(qiáng),能夠有效的解決散熱及熱沖擊問題,因此對(duì)電推進(jìn)系統(tǒng)的相變儲(chǔ)能式散熱器的研究具有實(shí)際意義。首先,本文針對(duì)電推進(jìn)系統(tǒng)控制器中IGBT功率模塊的散熱問題展開研究,引入數(shù)學(xué)積分方法對(duì)損耗進(jìn)行計(jì)算,確定電推進(jìn)系統(tǒng)中IGBT功率模塊在起飛爬升和定速巡航兩種工況下的損耗;同時(shí)建立等效熱路模型,給出了相變儲(chǔ)能散熱器的設(shè)計(jì)要求。其次,針對(duì)相變儲(chǔ)能散熱器中儲(chǔ)能介質(zhì)的選擇問題,本文基于相變儲(chǔ)能原理建立相變傳熱數(shù)學(xué)模型,確定影響相變材料相變特性的因素為相變潛熱和熱導(dǎo)率;并搭建相變傳熱原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)石蠟和Bi-28Pb-25Sn-6Cd合金兩種相變材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,定量分析了不同相變潛熱和熱導(dǎo)率對(duì)相變材料相變特性的影響。最后,針對(duì)相變儲(chǔ)能散熱器作用下IGBT功率模塊的溫度分布問題,本文采用有限元軟件進(jìn)行仿真,得到了起飛爬升和定速巡航工況下的IGBT模塊溫度變化,并對(duì)相變散熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);在設(shè)計(jì)和分析的基礎(chǔ)上,制備相變儲(chǔ)能散熱器,搭建螺旋槳實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行控制器溫升實(shí)驗(yàn),并與傳統(tǒng)散熱器作用下IGBT功率模塊的溫度變化進(jìn)行對(duì)比,仿真與實(shí)驗(yàn)都驗(yàn)證了理論研究的合理性。
【圖文】：

T1 T3 T5T4 T6 T2鋰蓄電池組永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)板控制板霍爾轉(zhuǎn)矩+溫度霍爾圖 2.1 控制器電氣拓?fù)鋱DFig. 2.1 Controller electric topology diagramIGBT 作為整個(gè)控制器的關(guān)鍵器件，直接影響控制器的輸出能力[43]。IGBT 功率作為電動(dòng)飛機(jī)矢量控制器主要發(fā)熱元件，應(yīng)首先對(duì) IGBT 功率模塊的熱特性進(jìn)行，計(jì)算 IGBT 功率模塊在不同工況下的發(fā)熱特性，，然后完成控制器散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 2.2a 和圖 2.2b 是針對(duì)某電動(dòng)飛機(jī)使用的 IGBT 功率模塊的溫度測量。

圖 3.5 Fluke Hydra-2635A 數(shù)據(jù)采集器Fig 3.5 Fluke Hydra-2635Adata collector用的設(shè)備及材料如表 3.2 所示。表 3.2 設(shè)備型號(hào)及材料參數(shù)Tab. 3.2 Equipment type and material parameters型號(hào) 參數(shù)e Hydra-2635A 測量最高分辨率為 0K 型線長 2m，測溫范圍-200℃到 2000℃GC2-500VA 調(diào)壓范圍 0 到 250D-500S-500W 輸出功率 0-500WHY510 工作溫度-30℃到 280℃，導(dǎo)熱系的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，確定相變材料特性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟和酒精打磨清洗模擬熱源及熱沉外表面并干燥。的相變材料加熱至液態(tài)，然后填充于熱沉中等待
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V237

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