大功率電子器件低溫差散熱的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大功率晶閘管廣泛應(yīng)用于特高壓直流輸電等大功率電力電子裝置。除了器件本身所使用的半導(dǎo)體材料特性及其加工制造工藝外，晶閘管的散熱性能也是影響其物理特性的重要因素之一。有效改善晶閘管的散熱性能，保證其穩(wěn)定工作，對(duì)延長(zhǎng)其壽命，保證電力電子裝置的可靠性和穩(wěn)定性有十分重要的意義。
　　 晶閘管的工作溫度一般控制在70℃左右，與環(huán)境溫度間的換熱溫差很小，屬于低溫差散熱。本文在了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論分析確定了低溫差散熱系統(tǒng)方案，建

2、立了大功率電子器件低溫差散熱裝置的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析研究大功率電子器件低溫差散熱裝置的散熱性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：散熱系統(tǒng)的水力特性、電阻率特性、熱交換性能和控制性能能夠滿足散熱系統(tǒng)以及SVC(靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置)閥組的要求。其中主循環(huán)回路電阻率≥3MΩ·cm，去離子回路電阻率≥5MΩ·cm；熱管散熱器散熱效果良好；控制系統(tǒng)通過(guò)參數(shù)設(shè)置和在線檢測(cè)實(shí)現(xiàn)參數(shù)越限報(bào)警以及和主控制器的聯(lián)鎖互動(dòng)，通過(guò)電加熱器、電動(dòng)三通閥和散熱風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)供水溫度，實(shí)

3、現(xiàn)了全自動(dòng)溫控。
　　 散熱器是散熱系統(tǒng)中的重要部件，本文通過(guò)數(shù)值模擬的方式對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。提出了雙層螺旋盤(pán)管和交叉槽道兩種新型通道晶閘管散熱器，并利用Fluent軟件對(duì)它們與彎管通道散熱器的流動(dòng)與換熱特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲得了不同工況下的速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)分布。彎管通道散熱器模擬結(jié)果表明：隨著流體流速的增大，晶閘管最高溫度和平均溫度都逐漸下降，流體進(jìn)出口壓差逐漸上升，流體的最佳流速范圍為1.5 m/s-2 m/s；隨著流體進(jìn)口溫