無人機的功率模塊工作時流過的電流可能高達200A,發(fā)熱現(xiàn)象非常嚴重,有可能導致器件燒毀,甚至影響飛機安全。因此需要對無人機功率模塊的發(fā)熱機理及溫度場分布進行研究,優(yōu)化無人機功率模塊的散熱設(shè)計,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算問題,通過建立數(shù)學模型,計算了結(jié)溫為125℃時的功率模塊損耗。為了計算出任意結(jié)溫時的功率模塊損耗,又提出了一種基于空間插值算法的功率模塊損耗計算方法。通過對功率模塊內(nèi)部熱量傳遞過程進行數(shù)學分析,提出了三種不同的提高散熱性能的途徑。其次,利用有限元軟件對不同結(jié)構(gòu)散熱器、不同散熱面積、不同風速、不同基板厚度、不同導熱系數(shù)下的功率模塊溫度場進行了仿真,通過對比分析找出了對散熱性能影響最大的因素:焊料和導熱硅膠對熱量傳導的阻礙作用。為功率模塊的散熱設(shè)計指明了方向。再次,設(shè)計了一款基于相變散熱原理的散熱裝置,并對其設(shè)計細節(jié)、結(jié)構(gòu)特點、變更形式進行了詳細闡述。該裝置應(yīng)用于功率模塊的散熱后,不再需要在發(fā)熱器件表面涂抹導熱材料,消除了導熱瓶頸,實現(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)計的傳熱過程,對相變前... 

【文章來源】：西安建筑科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

IGBT功率模塊封裝示意圖

西安建筑科技大學碩士學位論文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 強制對流散熱技術(shù)當功率模塊的發(fā)熱量較大，無論如何增大散熱器接觸面積都無法滿足散熱需要的情況下，就得通過人工增加流體擾動的方式來提高對流換熱效果。此種技術(shù)被稱作強制對流散熱技術(shù)。最常見的方式是在散熱器上安裝風扇，提高風速，進而提高散熱器的散熱能力。文獻[57]通過建立數(shù)學模型，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分布圖，研究結(jié)果表明，在一定風速范圍內(nèi)，風速越大，功率管的結(jié)溫越小。文獻[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性能，同時應(yīng)用耗散理論對其傳熱性能的不可逆性進行了分析。計算結(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 電動空調(diào)功率模塊的電路拓撲IGBT 柵極驅(qū)動電壓為 15V，在 IGBT 模塊生產(chǎn)廠家提供的參數(shù)手冊中一般會給出結(jié)溫在 25℃、125℃、150℃三種參數(shù)下的導通壓降與導通電流的關(guān)系曲線，由于功率管工作時結(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℃下的曲線來計算各部分損耗。2.1.1 二極管的通態(tài)損耗

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：2956771