風電變流器IGBT散熱性能研究

時間:2017/11/13 14:23:00 來源:中國散熱器網 添加人:admin

  風電變流器容易出現極端高、低溫現象,安裝空間極其有限,如何在有限空間內對高頻、大電流的IGBT模塊進行散熱成為風電變流器散熱設計的關鍵。目前,應用于風電變流器IGBT模塊的散熱方式主要包括強迫風冷及水冷。為了使IGBT模塊正常工作,需要對其進行散熱設計,以保證IGBT模塊工作溫度在可容許大結溫以內。

  針對采用強迫風冷散熱的IGBT模塊散熱要求,介紹了一種實用的損耗計算方法,將不同工況下的IGBT損耗計算結果代入flotherm軟件,建立定稿日期:2014-03-06向電力電子與電力傳動,新能源發電。了普通散熱器和熱管散熱器的熱仿真模型,對兩種散熱器進行了仿真對比分析。后對變流器產品兩種散熱器的散熱性能進行了兩并聯模塊的等效熱阻網絡將上述取值代入式(6),得K/W,依據計算得出的散熱器熱阻,選用對應的散熱器。

  散熱器的形式一般有普通散熱器、水冷散熱器和熱管散熱器'的風道對變流器機側或網側的A,B,C三相IGBT模塊進行集中散熱。對于強迫風冷的散熱器設計,有多種途徑可降低散熱器自身熱阻。國內已有不少學者研究了散熱器翅片高度、厚度及密度等參數對散熱器熱阻的影響,在此不再贅述。工程上常用另一種顯著提升散熱器散熱能力的方法,即在散熱器基板中內嵌熱管,但帶來的問題是成本的增加。這里通過,變流器機側、網側均采用SVPWM方式,實驗中通過內部集成NTC采集模塊溫升數據,可由下式推算出結溫為:機側直流側網側實驗系統框圖a為兩款散熱器實驗數據,可見電流較小時,總功耗較小,兩款散熱器散熱性能差距不大,隨著輸出電流變大,變大,兩款散熱器散熱性能出現明顯差距,兩款散熱器在450A時IGBT模塊溫升相差10丈左右。

  在模塊進風口風速為7m/s,模塊電流從100A至500A工況下進行了仿真分析。表1為熱管散熱器實驗芯片結溫與仿真芯片結溫的對比數據,可見實驗數據與仿真結果較吻合,仿真軟件可較準確地模擬芯片結溫。

  b為在相同模塊電流,同等模塊損耗的狀況下,變風速工況下芯片結溫的仿真結果對比,可見,風速增加,芯片結溫降低,大電流條件下,風速越高,芯片降溫幅度越大。

  表1實驗及仿真數據分析電流/A實驗芯片結溫/t仿真芯片結溫re誤差/(a)模塊溫升實驗實驗和仿真波形5結論此處針對風電變流器介紹了一種實用的計算IGBT模塊損耗的方法,并將損耗計算結果導入flothem軟件中。通過仿真分析與實驗測試數據比較,對比分析了兩款散熱器散熱性能差異,驗證了理論計算與仿真模型的正確性。同時給出了在變風量工況下散熱器散熱性能仿真曲線,為風電變流器IGBT散熱器的選型提供了重要的。

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