电力电子集成模块热等效装置的动态性能优化

作     者：董鹏 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李现明

授予年度：2013年

学科分类：080804[工学-电力电子与电力传动] 080805[工学-电工理论与新技术] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：电力电子集成模块 热等效 功率控制 运动控制 微通道散热 动态发热特性 

摘      要：电力电子集成技术的兴起,使得电力电子集成装置的设计和维护更加方便,电力电子集成装置在实际中的应用更加广泛。但是随着电力电子集成度的提高,热流密度也在不断增加。高效散热问题已成为电力电子装置集成化过程中的共性技术问题。在发热方面与实际电力电子器件一致的装置——热等效装置是研究高效散热技术的必要设备。 理想的电力电子集成模块热等效装置,在稳态、动态特性上都应该与实际模块一致。在本论文开题前,本课题组已提出了一种电力电子集成模块热等效装置技术方案并予以基本实现,该方案通过加热器加热功率控制和运动控制的科学配合,逼近实际电力电子元件的真实热状态。 本论文旨在进一步优化该装置的性能,提高其稳态精度,特别是改进其动态性能。针对当前电力电子元件的容量范围,通过查阅资料、理论分析和实验,确立电力电子集成模块工作状态下的热学模型,经过仿真分析,得到电力电子集成模块热动态特性曲线;该曲线是进一步进行系统分析、系统综合、系统控制的目标。本文对热等效装置的硬件构成提出了改进措施;利用MATLAB仿真比较了两种不同控制方法的控制效果,改进了控制策略,提高了系统对电力电子集成模块的热动态特性的模拟精度。通过标定实验验证了该热等效装置的精度;进行了热等效装置改进前后的性能对比实验;利用该热等效装置结合课题组自行研制的微通道液冷基板测试系统对该两种不同微通道结构散热基板进行了测试,比较了两种散热基板的散热效果的优劣。 本课题所设计热等效装置,可在液冷基板等各种高效散热装置的开发过程中用来代替真正的电力电子模块,从而降低实验复杂性、降低实验成本。