大功率電子器件低溫差散熱的理論與實驗研究.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，對延長其壽命，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。本文在了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過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驗平臺，并通過實驗分析研究大功率電子器件低溫差散熱裝置的散熱性能。實驗結(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(靜止無功補償裝置)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)通過參數(shù)設(shè)置和在線檢測實現(xiàn)參數(shù)越限報警以及和主控制器的聯(lián)鎖互動，通過電加熱器、電動三通閥和散熱風(fēng)機調(diào)節(jié)供水溫度，實

3、現(xiàn)了全自動溫控。
　　 散熱器是散熱系統(tǒng)中的重要部件，本文通過數(shù)值模擬的方式對其進行優(yōu)化設(shè)計。提出了雙層螺旋盤管和交叉槽道兩種新型通道晶閘管散熱器，并利用Fluent軟件對它們與彎管通道散熱器的流動與換熱特性進行了數(shù)值模擬，獲得了不同工況下的速度場及溫度場分布。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；隨著流體進口溫