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电力电子集成模块热等效装置的优化控制

电力电子集成模块热等效装置的优化控制

作者：尹全磊山东大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的不断进步,电力电子装置的集成度逐渐增加,热流密度也随之增加,热控制业已成为电力电子技术领域的共性关键问题。热损耗仅占电力电子装置额定输入功率的极少部分,加之半导体器件的热试验往往属于破坏性实验,因此使用... 详细信息

随着电力电子技术的不断进步,电力电子装置的集成度逐渐增加,热流密度也随之增加,热控制业已成为电力电子技术领域的共性关键问题。热损耗仅占电力电子装置额定输入功率的极少部分,加之半导体器件的热试验往往属于破坏性实验,因此使用等效元件代替实际元件进行电力电子装置热控制问题的研究很有必要。基于研究电力电子集成模块热控制问题的实际需要,本文设计了电力电子集成模块热等效装置,用来模拟实际电力电子芯片工作发热,该装置是通过加热器恒加热功率控制和加热器与模拟芯片接触——脱离运动控制相结合的方法来实现的。提出了热等效装置的控制策略,设计并构建了热等效装置的计算机测量与控制系统。以热等效装置为基本组成部分,借助本课题组已有研究基础,进一步构建了微通道液冷基板测试系统。它不但可以用来测试液冷基板的性能,还可以用来检验热等效装置的等效精度。试验结果表明,所设计的电力电子集成模块热等效装置方案可行、设计合理,基本达到了预定目标。

关键词：电力电子集成模块热等效功率控制运动控制微通道

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电力电子集成模块热等效装置的动态性能优化

电力电子集成模块热等效装置的动态性能优化

作者：董鹏山东大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：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

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电力电子集成模块热等效装置设计与实现

电力电子集成模块热等效装置设计与实现

作者：白丽山东大学

学位级别：硕士

电力电子技术是由电子学、电力学、控制理论三个学科交叉而成的学科。随着电力电子装置的集成度不断增加,热流密度也随之增加,较高温的温度势必影响半导体器件的性能,这就需要对其实施更加高效的热控制。因此,有效解决功率芯片的散热问... 详细信息

电力电子技术是由电子学、电力学、控制理论三个学科交叉而成的学科。随着电力电子装置的集成度不断增加,热流密度也随之增加,较高温的温度势必影响半导体器件的性能,这就需要对其实施更加高效的热控制。因此,有效解决功率芯片的散热问题已成为当前电力电子领域的重要问题之一。由于实际电力电子集成模块长时间满负荷工作时,其功率损耗仅占其总输入功率的很小比例,而且热控制实验往往需要接近芯片最大允许温升,器件极易损坏,若使用真实的功率芯片进行热控制系统的研究与实验,代价将非常高。鉴于此,本文提出一种电力电子集成模块热等效装置设计方案,并进行了具体的软硬件设计和调试,予以实现。本设计的特色在于,通过电气和机械运动双重控制,即电加热功率控制和加热器运动控制相结合,有效控制模拟芯片的发热量,使其等价于真实电力电子集成模块在实际工作状态下的发热。根据能量守恒定律,分析了实验过程中模拟芯片的瞬态热响应;利用电力电子集成模块微通道液冷基板测试系统对所设计的热等效装置进行了测试,采集具体的实验数据作为热等效装置进一步改进的依据;从理论计算和实验两个角度对对热等效装置的热量损失进行了估计,以期进一步提高其等效精度;结合测试实验的需要,对电力电子集成模块微通道液冷基板测试系统进行了改进。本课题所设计热等效装置,可用于电力电子装置热控制系统的研究与试验,用来代替真实的电力电子模块,控制方便,经济实用,从而在很大程度上方便实验进行,降低实验成本。

关键词：电力电子集成模块热等效功率控制运动控制

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鼠笼电动机三阶热等效电路参数确定

煤炭科技资料 1992年第1期 44-51页

作者：胡慧琴

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卫星蜂窝夹层板隔热及热变形研究

卫星蜂窝夹层板隔热及热变形研究

作者：李浩吉林大学

学位级别：硕士

金属蜂窝夹层板是卫星舱外壁的重要组成部分,具有良好的力学性能、降噪吸能及隔热等特点,使其在航天领域被广泛应用,如应用于卫星的被动热防护系统中。金属蜂窝夹层结构由上层、下层面板和中间芯层三部分组成。其中,上、下两面板较薄,... 详细信息

金属蜂窝夹层板是卫星舱外壁的重要组成部分,具有良好的力学性能、降噪吸能及隔热等特点,使其在航天领域被广泛应用,如应用于卫星的被动热防护系统中。金属蜂窝夹层结构由上层、下层面板和中间芯层三部分组成。其中,上、下两面板较薄,主要承受面内包含温度载荷在内的各种载荷;中间芯层是正六棱柱筒状薄壁结构,主要起支撑和隔热作用。由于金属蜂窝夹层板结构的复杂性导致建立有限元模型比较困难,同时为了提高计算效率,需要建立夹层板的热等效模型。本文通过对蜂窝芯子进行相关力学参数等效,建立蜂窝夹层板热等效模型,通过热力学分析结果,验证所建立的蜂窝热等效模型。本文的主要内容如下:(1)从热分析角度确定合理的等效模型参数。基于三明治夹芯板等效理论建立蜂窝夹层板的有限元模型并计算蜂窝芯子的力学等效参数,推导出蜂窝等效芯子在x、y、z三个方向的等效热导系数和等效热膨胀系数。(2)探究蜂窝夹层板几何参数对热传导和热变形效应的影响。计算不同几何参数下蜂窝单胞结构的温度场和位移场变化情况。结果表明蜂窝板的隔热效果主要受到单胞的高度和厚度影响,而热变形主要受到单胞的边长和高度影响。(3)建立并验证金属蜂窝夹层板的热等效模型。分别对详细的夹层板模型和热等效模型进行热传导和热变形分析。对比结果显示两个模型的热传导误差在3%以内,热变形误差不超过6%,所以在一定条件下热等效模型能够替代蜂窝夹层板进行热分析。(4)将热等效模型应用到卫星整星简化模型中,进行热传导分析和热变形分析。分析结果得出负y板和负z板的热防护设施较弱,为确保单机正常工作,可在相应位置安装防护装置;分析结果显示,载荷舱的顶板、载荷舱负z板和载荷舱负y板单机位置结构刚度相对较小,为确保正常工作可在载荷舱的相应位置安装加强筋以提高结构刚度。本文提供了一种简化的蜂窝板热等效模型,可缩短整星的热分析时间。有助于提高整星热力学分析的建模效率和计算效率,缩短卫星的设计周期,同时整星的热力学分析结果为卫星的热设计提供了一定的数据支持。

关键词：金属蜂窝夹层板热传导热变形蜂窝单胞热等效