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考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型建模

电源学报 2024年第3期22卷 38-45页

作者：蒋张威廖彦铭傅孝韬张智勇郎作云国网四川省电力公司特高压直流中心成都610000

结合晶闸管串联水冷回路机构,建立了考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型。该模型能够计算出各散热器进水口处的水温,并在此基础上对各级晶闸管的结温进行计算。利用所建模型对换流阀中各组件的热阻进行算例计算;建立稳态热阻模型,对晶... 详细信息

结合晶闸管串联水冷回路机构,建立了考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型。该模型能够计算出各散热器进水口处的水温,并在此基础上对各级晶闸管的结温进行计算。利用所建模型对换流阀中各组件的热阻进行算例计算;建立稳态热阻模型,对晶闸管结温进行计算。结果表明,考虑水冷回路中冷却液水温差异前后,晶闸管结温计算结果的误差最高可达到10.81%。

关键词：晶闸管水冷回路热阻结温计算

SOP8功率MOSFET结壳热阻与封装可靠性研究

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电子元件与材料 2024年第3期43卷 359-366页

作者：何成刚朱岚涤陈胜全农百乐刘吉华五邑大学轨道交通学院广东江门529020 佛山市艾乐博机器人股份有限公司广东佛山528231

为研究SOP8双MOS芯片结壳热阻与封装可靠性,建立了封装芯片模型。运用有限元软件通过构建热-结构模块仿真了在EME-E115与CEL-1702HF两种塑封材料下的芯片结壳热阻情况,分析了热量在封装芯片内部的主要传递路径。对比分析了两种塑封仿真... 详细信息

为研究SOP8双MOS芯片结壳热阻与封装可靠性,建立了封装芯片模型。运用有限元软件通过构建热-结构模块仿真了在EME-E115与CEL-1702HF两种塑封材料下的芯片结壳热阻情况,分析了热量在封装芯片内部的主要传递路径。对比分析了两种塑封仿真下塑封料外壳体、MOSFET、引线框架的变形与应力情况,研究了粘接层厚度变化对MOSFET最大等效应力的影响。研究结果表明,在SOP8双MOS芯片的内部,热量主要是沿着引线框架基板向塑封料底部进行传递。粘接焊料增厚50μm,MOSFET结温增幅未超过0.1℃,结温点到塑封料底面中心的热阻升高约1.3℃·W^(-1)。相比于EME-E115塑封料,使用CEL-1702HF塑封料进行封装仿真时,可使功率MOSFET的结壳热阻降低约20%,且芯片封装体在变形、应力方面均具有明显优势。增大粘接焊料的厚度可以有效减小MOSFET的应力。EME-E115与CEL-1702HF塑封下的MOSFEF最大等效应力在粘接焊料厚度分别超过40μm和50μm后均出现了返升的仿真结果。

关键词： SOP8封装 MOSFET 热阻热应力

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基于热阻及成本分析的高炉冷却壁多目标优化

科技通报 2024年第2期40卷 19-24,29页

作者：徐迅吴俐俊南通大学杏林学院江苏南通226000 同济大学机械与能源工程学院上海201804

本文建立了高炉冷却壁热阻模型,冷却壁热阻包括火积耗散热阻和对流热阻,分别表征其导热性能和换热表面的对流换热性能。分析冷却壁运行过程中的各项成本,包括冷却壁材料成本、运行耗水成本、运行能耗成本以及冷却壁厚度减薄时产生的额... 详细信息

本文建立了高炉冷却壁热阻模型,冷却壁热阻包括火积耗散热阻和对流热阻,分别表征其导热性能和换热表面的对流换热性能。分析冷却壁运行过程中的各项成本,包括冷却壁材料成本、运行耗水成本、运行能耗成本以及冷却壁厚度减薄时产生的额外收益。应用遗传算法以冷却壁热阻和成本为目标函数,以冷却壁各结构参数为决策变量,对冷却壁进行多目标优化,获得了Pareto最优解集。优化后的冷却壁与初始冷却壁相比,可在传热性能相当的前提下成本下降79.9%,或在冷却成本相当的前提下,热阻下降27.3%。

关键词：高炉冷却壁热阻成本多目标优化遗传算法

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氮化镓功率器件的稳态结-壳热阻测量

电气传动 2024年第7期54卷 28-31,49页

作者：赵浩鲁金科朱一荻周子牛杜伟兮三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

器件结-壳热阻一直是功率器件备受关注的热参数,同时也是衡量功率器件散热性能的标准。为防止器件过热损坏应考虑其散热性能,因此器件热阻的精确测量尤为重要。器件热阻测量的难点在于器件的结温测量,因为在不破坏器件封装的情况下很难... 详细信息

器件结-壳热阻一直是功率器件备受关注的热参数,同时也是衡量功率器件散热性能的标准。为防止器件过热损坏应考虑其散热性能,因此器件热阻的精确测量尤为重要。器件热阻测量的难点在于器件的结温测量,因为在不破坏器件封装的情况下很难直接测量结温。通过实验发现:小电流下的导通电压作温敏电参数时,导通电压与温度有良好的线性度,可用于结温测量。最后在结温已知的情况下,基于热阻公式即可完成热阻测量。

关键词： GaN器件导通电压结温热阻

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质子交换膜燃料电池的平板热管传热性能

化学工程 2024年第3期52卷 41-46页

作者：葛志晶胡姝凡严丽红曹军华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

为探究平板热管在电堆中的传热性能,针对电堆中的传热条件设计平板热管的传热性能测试实验。结果表明:平板热管瞬态响应灵敏,响应时间在100—260 s之间;加热功率增加时平板热管的温差增加,等效热阻下降,5—15 W时处于启动阶段,40—50 W... 详细信息

为探究平板热管在电堆中的传热性能,针对电堆中的传热条件设计平板热管的传热性能测试实验。结果表明:平板热管瞬态响应灵敏,响应时间在100—260 s之间;加热功率增加时平板热管的温差增加,等效热阻下降,5—15 W时处于启动阶段,40—50 W时等效热阻低于0.1℃/W,温差热阻都有所上升;工作倾角对平板热管的性能影响显著,逆重力的工作条件将使平板热管的性能恶化,在50 W的加热功率、-90°工作倾角下平板热管的等效热阻约为90°时的3倍。

关键词：质子交换膜燃料电池平板热管热管理传热热阻

应用于氢燃料电池的均温板传热性能多因素优化研究

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太阳能学报 2024年第6期45卷 86-91页

作者：徐玉蓉罗仁宏崔嵘王之丰杨建青浙江工业职业技术学院交通学院绍兴312000 湖北水利水电职业技术学院武汉430070 岚图汽车科技有限公司武汉430001 浙江省吉利汽车研究院有限公司杭州315336

为提升氢燃料电池温度的一致性以及散热效能,以均温板作为研究对象,基于理论计算和试验验证搭建均温板计算模型。选取影响均温板传热性能的冷凝段长度、布置角度、冷却工质类型和充液率4个重要因素进行4因素3水平正交试验,并利用极差分... 详细信息

为提升氢燃料电池温度的一致性以及散热效能,以均温板作为研究对象,基于理论计算和试验验证搭建均温板计算模型。选取影响均温板传热性能的冷凝段长度、布置角度、冷却工质类型和充液率4个重要因素进行4因素3水平正交试验,并利用极差分析得到各因素各水平对均温板热阻和蒸发段工作面最大温差影响的权重关系。结果显示:在均温板热阻方面,冷却工质类型影响最为显著,冷却工质充液率次之,冷凝段长度对其影响最弱;在均温板蒸发段工作面最大温差方面,冷却工质充液率影响最为显著,冷凝段长度次之,冷却工质类型对其影响最弱。结合分析得到全组最佳组合方案,其热阻值为0.175 K/W,蒸发段最大温差为1.2 K,传热性能表现最佳。

关键词：氢能均温板燃料电池正交试验热阻温差

绝缘热管在大容量环保充气式开关柜应用可行性分析

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高压电器 2024年第6期60卷 10-18页

作者：费翔朱志豪孙河南郭锋卢留洋张庆飞平高集团有限公司河南平顶山467000

文中首先针对热管传热原理进行了研究,基于CFD建模和仿真探寻了热管内部液态和气态工作介质冷凝蒸发的相互作用过程,通过与铜棒对比相同边界条件下的冷热端温度差和热阻,验证了热管高导热性的特点。然后对大容量充气式开关柜的温升传热... 详细信息

文中首先针对热管传热原理进行了研究,基于CFD建模和仿真探寻了热管内部液态和气态工作介质冷凝蒸发的相互作用过程,通过与铜棒对比相同边界条件下的冷热端温度差和热阻,验证了热管高导热性的特点。然后对大容量充气式开关柜的温升传热过程进行了分析,对采用了热管结构的充气柜,在进行温度场仿真分析时将热管模型进行等效处理,忽略内部较为复杂的相变传热过程,可大幅提高计算效率,并通过试验验证了与气流场仿真结果的偏差在10%以内。最后提出了一种提高热管工作效率的绝缘热管结构,通过合理设计内部腔体、铜管嵌件和冷热段传热基座,并选用合适的工作液介质,使其同时满足绝缘和传热的要求,应用在12 kV/4000 A环保充气柜上,顺利通过了绝缘和1.1倍温升试验考核。

关键词：绝缘热管大容量充气式开关柜散热设计工质热传导系数相变传热热阻

EconoDUAL封装、母线电压800V的1200A IGBT功率模块设计与开发

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电源学报 2024年第3期22卷 72-77页

作者：回晓双宁圃奇范涛郭新华傅金源黄珂中国科学院大学北京100049 中国科学院电工研究所北京100190 电力电子与电气驱动重点实验室(中国科学院电工研究所) 北京100190 华侨大学厦门362021 浙江芯丰科技有限公司台州317700 中国电源学会

提高车规级功率模块的功率密度对电动汽车的性能具有重要意义,而传统功率模块内部采用的二维布局杂散电感大,限制了开关速度与母线电压,影响功率密度的提高。为此,以EconoDUAL封装的IGBT功率模块为对象,使用叠层DBC的方法进行三维布局设... 详细信息

提高车规级功率模块的功率密度对电动汽车的性能具有重要意义,而传统功率模块内部采用的二维布局杂散电感大,限制了开关速度与母线电压,影响功率密度的提高。为此,以EconoDUAL封装的IGBT功率模块为对象,使用叠层DBC的方法进行三维布局设计,开发出了1200 V/1200 A的IGBT功率模块;详细介绍了所提功率模块的布局结构,与传统二维布局方法相比,杂散电感下降了58%;同时,对功率模块进行电气性能测试,通过了母线电压800 V下脉冲电流为1200 A的双脉冲实验,证明了模块功率密度的提高。为了在提高功率密度的情况下不影响散热性能,功率模块底部使用了水冷PinFin散热器,并对其进行了散热仿真和结-水热阻的测试,结果表明,IGBT热阻为0.084 K/W,二极管热阻为0.124 K/W,与同封装下商用1200 V/900 A模块相比并无明显差异,证明了所提设计方法的正确性及有效性。

关键词：功率模块电动汽车 IGBT功率模块杂散电感热阻

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空间用高导热柔性石墨烯膜冷链性能研究

宇航材料工艺 2024年第1期54卷 86-92页

作者：周吉王振营吕玮东刘英军张彦虎北京空间机电研究所北京100094 北华航天工业学院廊坊065000 浙江大学高分子科学与工程学系杭州310063 江苏大学机械工程学院镇江212013

超柔性高导热冷链研究在空间载荷的红外焦平面制冷、活动性高效传热和均温热管理领域具有重要的工程价值和战略意义。提出一种新型石墨烯膜冷链构型,并对其开展热力协同设计和性能试验研究。系统地探究了冷链长度、搭接长度、端头立柱... 详细信息

超柔性高导热冷链研究在空间载荷的红外焦平面制冷、活动性高效传热和均温热管理领域具有重要的工程价值和战略意义。提出一种新型石墨烯膜冷链构型,并对其开展热力协同设计和性能试验研究。系统地探究了冷链长度、搭接长度、端头立柱尺寸及数量等对导热带热传递的影响,同时验证了冷链长度、厚度和宽度分别对其振动传递的影响。研究结果表明:焊料填充对于冷链热导率的提升有着显著的影响。增加搭接长度、端头立柱数量和直径均能有效提高冷链热导率,而减小厚度、增加宽度和宽厚比均会增加冷链端部响应幅值。本文的研究结果可为兼具高柔性和高导热性的新一代冷链的选型与设计提供依据。

关键词：空间制冷冷链高导热热阻