動車組變流器用散熱器優(yōu)化設計
發(fā)布時間:2021-08-01 14:24
當代中國經(jīng)濟水平不斷提升,帶動了科研領域的高速發(fā)展,特別是在鐵路動車、電子技術等領域都取得了顯著的成績。電子元件等設備在動車內(nèi)發(fā)揮了重要作用,尤其是用于變流器的大功率IGBT模塊,F(xiàn)今,電子器件不斷向著高功率密度的方向發(fā)展,隨之而來的超高發(fā)熱量會導致設備溫度過高,影響設備正常運行甚至燒毀設備,這不僅增大了動車運行成本且嚴重影響列車行車安全。因此,對動車變流器用散熱器進行優(yōu)化設計,保證設備安全穩(wěn)定運行是極為必要的。本課題目的是為CRH2型動車組變流器內(nèi)IGBT模塊設計一高效散熱器,考慮到動車內(nèi)部的環(huán)境條件限制,本設計采用鋁制水冷式散熱器,在滿足換熱需求的前提下,散熱器的外形設計盡量小型化,以節(jié)省空間,同時對內(nèi)部流道、進出口腔進行了優(yōu)化設計,強化傳熱及流動性能。本論文主要工作內(nèi)容如下:(1)針對目前CRH2型高速動車機組變流器中所用的大功率IGBT模塊,基于相關學者對電子設備散熱領域的研究成果,進行綜合考量,設計了四種動車組牽引變流器用高效散熱器,分別為順排30x10(shun-30x10)、順排20x10(shun-20x10)、叉排30x10(cha-30x10)、叉排20x10(ch...
【文章來源】:北京建筑大學北京市
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
功率器件故障因素占比Fig.1-1TheproportionofpowerdevicefailurefactorsIGBT(InsulatedGateBipolarTransistor,絕緣柵雙極型晶體管)是一種集高
第 2 章 散熱器設計計算高速發(fā)展的高鐵動車領域,特別是對于動車組變流器用的大功率 IGB散熱設計尤為關鍵,這間接影響到動車在高速運行過程中的穩(wěn)定性,行安全以及后續(xù)技術提升等都有重要意義。本課題針對動車變流器設構的水冷式散熱器,通過理論公式校核該散熱器的性能指標。器設計原理常電子發(fā)熱設備冷卻設計的關鍵步驟有:選定冷卻介質的種類、流量冷卻設備的材料以及散熱器的結構設計等,F(xiàn)階段普遍使用的散熱、水冷式和熱管散熱器,不同的散熱領域要根據(jù)實際情況選用適宜的。過去的專家學者對電子設備散熱系統(tǒng)的研究已經(jīng)有許多好的經(jīng)驗供后續(xù)研究借鑒。一般電子器件散熱方式大致包括兩類:主動散熱法法,具體的散熱方法分類見圖 2-1。
圖 2-2 相變冷卻原理Fig. 2-2 Phase change cooling principle4)液體冷卻息技術時代,電子元器件正朝著大功率、小型化的方向發(fā)展,過去術已達不到當下大功率設備的散熱指標,因此液體冷卻技術就成為研究方案。液體冷卻是一個籠統(tǒng)的概念,凡是用液體對電子設備進,都可稱之為液體冷卻。液體冷卻方案設計中冷卻介質種類的選擇確定都至關重要,目前常見的液體冷卻方式主要是噴淋和射流冷卻換熱的電器件是否接觸,可分為直接與間接液體冷卻:.直接液體冷卻接液體冷卻由于熱設備要與冷流體直接接觸,因此冷卻流體一定要性,且不易揮發(fā)或產(chǎn)生相變,一般有以下 2 種:一種是將高溫設備直接沒入冷卻介質,介質包圍電子設備,兩者長時間接觸,這會出的侵蝕現(xiàn)象,容易損壞設備,還有熱滯后的問題。第二種是噴淋或噴淋的方式將冷卻介質與設備表面接觸對流換熱,液體射流類似于理簡單,技術也比較成熟。這兩種方式,后者比前者更安全,散熱
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于Flotherm的大功率IGBT散熱器設計與仿真[J]. 李超,徐志書,姜迪開. 現(xiàn)代機械. 2017(03)
[2]DMLS微型換熱器內(nèi)納米粒子濃度對Al2O3/R141b流動沸騰壓降的影響[J]. 周建陽,羅小平,謝鳴宇,鄧聰. 化工學報. 2016(11)
[3]微型管換熱器性能優(yōu)化設計方法探討[J]. 倪輝輝. 科技展望. 2015(23)
[4]基于切削銅纖維燒結的大功率LED微型換熱器性能研究[J]. 侯亭波,潘敏強,姜國平,靳菲. 光電子·激光. 2015(09)
[5]空調用微通道換熱器的可靠性研究進展[J]. 何國軍. 制冷. 2014(02)
[6]微結構換熱器的研究進展[J]. 姜輝,吳大鳴,莊儉,劉穎. 塑料. 2013(06)
[7]車用散熱器百葉窗布置方式的數(shù)值模擬與分析[J]. 朱家玲,李曉光,張偉. 天津大學學報. 2013(03)
[8]微換熱通道的幾何特性對多孔微型換熱器傳熱特性的影響[J]. 王志鑫,黨開放,張亞軍,莊儉,鄭秀婷,吳大鳴. 化工機械. 2012(04)
[9]基于正交實驗的微型換熱器微注射成型工藝[J]. 侯立軍,吳大鳴,莊儉,吳智明. 塑料. 2012(03)
[10]大功率LED多芯片模塊水冷散熱設計[J]. 楊傳超,王春青,杭春進. 電子工藝技術. 2010(05)
碩士論文
[1]列車牽引變流器功率器件溫升計算與仿真驗證[D]. 張正松.西南交通大學 2017
[2]U型流道冷板流量分布及散熱特性的研究[D]. 胡爭光.電子科技大學 2014
[3]面向大功率LED水冷散熱的微型換熱器設計及性能分析[D]. 侯亭波.華南理工大學 2014
[4]不同結構水冷散熱器流體流動和換熱性能研究[D]. 王立.電子科技大學 2013
[5]全高度電子設備冷卻用冷板設計分析[D]. 魏慧冬.南京航空航天大學 2012
[6]錯流微型換熱器內(nèi)導熱影響的模擬研究[D]. 段宏悅.天津大學 2012
[7]聚合物微型換熱器傳熱機理研究[D]. 蔣金云.北京化工大學 2011
[8]并聯(lián)管組流量分配的模擬計算和試驗研究[D]. 繆斌.西安石油大學 2011
[9]熱傳導對微型錯流換熱器換熱性能影響的數(shù)值研究[D]. 牟薇.天津大學 2010
[10]液冷冷板流動和換熱特性的研究[D]. 唐磊.南京航空航天大學 2008
本文編號:3315691
【文章來源】:北京建筑大學北京市
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
功率器件故障因素占比Fig.1-1TheproportionofpowerdevicefailurefactorsIGBT(InsulatedGateBipolarTransistor,絕緣柵雙極型晶體管)是一種集高
第 2 章 散熱器設計計算高速發(fā)展的高鐵動車領域,特別是對于動車組變流器用的大功率 IGB散熱設計尤為關鍵,這間接影響到動車在高速運行過程中的穩(wěn)定性,行安全以及后續(xù)技術提升等都有重要意義。本課題針對動車變流器設構的水冷式散熱器,通過理論公式校核該散熱器的性能指標。器設計原理常電子發(fā)熱設備冷卻設計的關鍵步驟有:選定冷卻介質的種類、流量冷卻設備的材料以及散熱器的結構設計等,F(xiàn)階段普遍使用的散熱、水冷式和熱管散熱器,不同的散熱領域要根據(jù)實際情況選用適宜的。過去的專家學者對電子設備散熱系統(tǒng)的研究已經(jīng)有許多好的經(jīng)驗供后續(xù)研究借鑒。一般電子器件散熱方式大致包括兩類:主動散熱法法,具體的散熱方法分類見圖 2-1。
圖 2-2 相變冷卻原理Fig. 2-2 Phase change cooling principle4)液體冷卻息技術時代,電子元器件正朝著大功率、小型化的方向發(fā)展,過去術已達不到當下大功率設備的散熱指標,因此液體冷卻技術就成為研究方案。液體冷卻是一個籠統(tǒng)的概念,凡是用液體對電子設備進,都可稱之為液體冷卻。液體冷卻方案設計中冷卻介質種類的選擇確定都至關重要,目前常見的液體冷卻方式主要是噴淋和射流冷卻換熱的電器件是否接觸,可分為直接與間接液體冷卻:.直接液體冷卻接液體冷卻由于熱設備要與冷流體直接接觸,因此冷卻流體一定要性,且不易揮發(fā)或產(chǎn)生相變,一般有以下 2 種:一種是將高溫設備直接沒入冷卻介質,介質包圍電子設備,兩者長時間接觸,這會出的侵蝕現(xiàn)象,容易損壞設備,還有熱滯后的問題。第二種是噴淋或噴淋的方式將冷卻介質與設備表面接觸對流換熱,液體射流類似于理簡單,技術也比較成熟。這兩種方式,后者比前者更安全,散熱
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于Flotherm的大功率IGBT散熱器設計與仿真[J]. 李超,徐志書,姜迪開. 現(xiàn)代機械. 2017(03)
[2]DMLS微型換熱器內(nèi)納米粒子濃度對Al2O3/R141b流動沸騰壓降的影響[J]. 周建陽,羅小平,謝鳴宇,鄧聰. 化工學報. 2016(11)
[3]微型管換熱器性能優(yōu)化設計方法探討[J]. 倪輝輝. 科技展望. 2015(23)
[4]基于切削銅纖維燒結的大功率LED微型換熱器性能研究[J]. 侯亭波,潘敏強,姜國平,靳菲. 光電子·激光. 2015(09)
[5]空調用微通道換熱器的可靠性研究進展[J]. 何國軍. 制冷. 2014(02)
[6]微結構換熱器的研究進展[J]. 姜輝,吳大鳴,莊儉,劉穎. 塑料. 2013(06)
[7]車用散熱器百葉窗布置方式的數(shù)值模擬與分析[J]. 朱家玲,李曉光,張偉. 天津大學學報. 2013(03)
[8]微換熱通道的幾何特性對多孔微型換熱器傳熱特性的影響[J]. 王志鑫,黨開放,張亞軍,莊儉,鄭秀婷,吳大鳴. 化工機械. 2012(04)
[9]基于正交實驗的微型換熱器微注射成型工藝[J]. 侯立軍,吳大鳴,莊儉,吳智明. 塑料. 2012(03)
[10]大功率LED多芯片模塊水冷散熱設計[J]. 楊傳超,王春青,杭春進. 電子工藝技術. 2010(05)
碩士論文
[1]列車牽引變流器功率器件溫升計算與仿真驗證[D]. 張正松.西南交通大學 2017
[2]U型流道冷板流量分布及散熱特性的研究[D]. 胡爭光.電子科技大學 2014
[3]面向大功率LED水冷散熱的微型換熱器設計及性能分析[D]. 侯亭波.華南理工大學 2014
[4]不同結構水冷散熱器流體流動和換熱性能研究[D]. 王立.電子科技大學 2013
[5]全高度電子設備冷卻用冷板設計分析[D]. 魏慧冬.南京航空航天大學 2012
[6]錯流微型換熱器內(nèi)導熱影響的模擬研究[D]. 段宏悅.天津大學 2012
[7]聚合物微型換熱器傳熱機理研究[D]. 蔣金云.北京化工大學 2011
[8]并聯(lián)管組流量分配的模擬計算和試驗研究[D]. 繆斌.西安石油大學 2011
[9]熱傳導對微型錯流換熱器換熱性能影響的數(shù)值研究[D]. 牟薇.天津大學 2010
[10]液冷冷板流動和換熱特性的研究[D]. 唐磊.南京航空航天大學 2008
本文編號:3315691
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