高速動(dòng)車組變流系統(tǒng)損耗分析與散熱研究.pdf

1、隨著高速列車運(yùn)行速度的提高，載運(yùn)工具電氣動(dòng)力系統(tǒng)的容量日益增大。受列車結(jié)構(gòu)與體積的限制，要求牽引變流系統(tǒng)具有更高的集成度和功率密度。這會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體變流器功耗加大，從而使得熱流密度急劇上升，直接導(dǎo)致功率器件的關(guān)鍵參數(shù)——結(jié)溫升高——影響系統(tǒng)工作性能。變流系統(tǒng)的溫升應(yīng)該重點(diǎn)考慮，要從設(shè)計(jì)初始階段注重電氣設(shè)備的散熱設(shè)計(jì)，有效控制元件所產(chǎn)生的熱流，避免某些元件特別是功率開(kāi)關(guān)的工作溫度急劇上升導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定甚至失效。變流系統(tǒng)的散熱能力是影

2、響其容量的重要因素。過(guò)小的牽引系統(tǒng)容量達(dá)不到列車的速度指標(biāo)要求；過(guò)大的牽引系統(tǒng)容量會(huì)造成動(dòng)力的浪費(fèi)。
　　 本文以高速列車變流系統(tǒng)為主要研究對(duì)象，研究整流器與逆變器系統(tǒng)的電氣損耗及溫升分布。分析了變流系統(tǒng)中影響功率器件損耗的因素，研究并建立了一種計(jì)算不同電路拓?fù)湎鹿β势骷p耗的方法；在準(zhǔn)確計(jì)算功率器件損耗的基礎(chǔ)上計(jì)算了CRH3變流系統(tǒng)的熱路中各部分的平均溫度，并推導(dǎo)計(jì)算出IGBT結(jié)溫在功率脈沖下隨時(shí)間的波動(dòng)情況；采用解析法，進(jìn)行

3、了IGBT變流器的二維溫度場(chǎng)分析，并繪出了溫度場(chǎng)分布圖；使用FloTHERM熱仿真軟件分析了變流系統(tǒng)的三維傳熱情況，利用該軟件可良好地模擬周圍環(huán)境和水流，仿真結(jié)果具有很強(qiáng)的直觀性，便于設(shè)計(jì)者快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，輔助散熱設(shè)計(jì)。
　　 變流系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)是變流器容量及可靠性設(shè)計(jì)不可缺少的一部分，繼而影響到動(dòng)車組車型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)力配置。文章提出了一套完整的高速列車變流器設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)編寫了“高速列車牽引變流系統(tǒng)溫升仿真與散熱分析軟件”，為動(dòng)