發(fā)布時(shí)間：2021-01-04 12:33

　　無(wú)人機(jī)的功率模塊工作時(shí)流過的電流可能高達(dá)200A,發(fā)熱現(xiàn)象非常嚴(yán)重,有可能導(dǎo)致器件燒毀,甚至影響飛機(jī)安全。因此需要對(duì)無(wú)人機(jī)功率模塊的發(fā)熱機(jī)理及溫度場(chǎng)分布進(jìn)行研究,優(yōu)化無(wú)人機(jī)功率模塊的散熱設(shè)計(jì),提高散熱效率,使其滿足在低壓大電流工況下的散熱要求。本文首先研究了功率模塊的損耗計(jì)算問題,通過建立數(shù)學(xué)模型,計(jì)算了結(jié)溫為125℃時(shí)的功率模塊損耗。為了計(jì)算出任意結(jié)溫時(shí)的功率模塊損耗,又提出了一種基于空間插值算法的功率模塊損耗計(jì)算方法。通過對(duì)功率模塊內(nèi)部熱量傳遞過程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,提出了三種不同的提高散熱性能的途徑。其次,利用有限元軟件對(duì)不同結(jié)構(gòu)散熱器、不同散熱面積、不同風(fēng)速、不同基板厚度、不同導(dǎo)熱系數(shù)下的功率模塊溫度場(chǎng)進(jìn)行了仿真,通過對(duì)比分析找出了對(duì)散熱性能影響最大的因素:焊料和導(dǎo)熱硅膠對(duì)熱量傳導(dǎo)的阻礙作用。為功率模塊的散熱設(shè)計(jì)指明了方向。再次,設(shè)計(jì)了一款基于相變散熱原理的散熱裝置,并對(duì)其設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、變更形式進(jìn)行了詳細(xì)闡述。該裝置應(yīng)用于功率模塊的散熱后,不再需要在發(fā)熱器件表面涂抹導(dǎo)熱材料,消除了導(dǎo)熱瓶頸,實(shí)現(xiàn)了由一維散熱向三維散熱的轉(zhuǎn)變。最后,分析了該新型功率模塊散熱設(shè)計(jì)的傳熱過程,對(duì)相變前... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

IGBT功率模塊封裝示意圖

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文7圖1.2 散熱器總體熱阻與肋片數(shù)量的關(guān)系曲線1.4.2 強(qiáng)制對(duì)流散熱技術(shù)當(dāng)功率模塊的發(fā)熱量較大，無(wú)論如何增大散熱器接觸面積都無(wú)法滿足散熱需要的情況下，就得通過人工增加流體擾動(dòng)的方式來提高對(duì)流換熱效果。此種技術(shù)被稱作強(qiáng)制對(duì)流散熱技術(shù)。最常見的方式是在散熱器上安裝風(fēng)扇，提高風(fēng)速，進(jìn)而提高散熱器的散熱能力。文獻(xiàn)[57]通過建立數(shù)學(xué)模型，分析了功率器件的熱量傳遞過程，并采用有限元軟件仿真出了熱場(chǎng)分布圖，研究結(jié)果表明，在一定風(fēng)速范圍內(nèi)，風(fēng)速越大，功率管的結(jié)溫越小。文獻(xiàn)[58]提出了一種球突型翅片，通過數(shù)值模擬研究其傳熱與流動(dòng)性能，同時(shí)應(yīng)用耗散理論對(duì)其傳熱性能的不可逆性進(jìn)行了分析。計(jì)算結(jié)果表明：與平片相比，其傳熱能提高 26.21%～39.53%

因此需要計(jì)算 IGBT和二極管的瞬態(tài)通態(tài)損耗及開關(guān)損耗。圖2.1 電動(dòng)空調(diào)功率模塊的電路拓?fù)銲GBT 柵極驅(qū)動(dòng)電壓為 15V，在 IGBT 模塊生產(chǎn)廠家提供的參數(shù)手冊(cè)中一般會(huì)給出結(jié)溫在 25℃、125℃、150℃三種參數(shù)下的導(dǎo)通壓降與導(dǎo)通電流的關(guān)系曲線，由于功率管工作時(shí)結(jié)溫一般都大于室溫 25℃，小于最大工作溫度 150℃，因此我們采用結(jié)溫為 125℃下的曲線來計(jì)算各部分損耗。2.1.1 二極管的通態(tài)損耗

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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[8]電動(dòng)汽車電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)分析研究[D]. 曹中義.武漢理工大學(xué) 2008
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