大功率IGBT模块瞬态热阻的测试方法与装置

为了表征大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的瞬态热响应行为,设计并实现了一种基于电学法的IGBT模块瞬态热阻测试装置.通过改变热阻测试装置的加热脉冲持续时间,使其等于不同材料层的热时间常数,控制热流在IGBT模块封装材料中的有效传播路径,进而获得各封装材料的瞬态热阻.此外还具体分析了高低电平转换过程中暂态噪声和边界散热条件对测试结果精度的影响规律.结果表明,该装置具有较好的精确性和重复性,这将有助于准确无损分析器件及不同封装材料在瞬态条件下的散热性能,指导IGBT模块封装结构设计和封装材料选择.     

三相逆变器中绝缘栅双极型晶体管模块结温仿真评估

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的工作性能和可靠性以及逆变器中IGBT模块散热系统的设计等均与其工作结温直接相关,掌握器件的结温状况对于确保其安全可靠的使用和冷却装置的合理选择具有重要意义。推导获得基于数学方法的IGBT模块损耗模型和实现热电模拟的Foster热网络模型,基于此在MATLAB/Simulink中建立了简单实用的三相逆变器中IGBT模块结温仿真评估模型,同半导体器件制造商软件计算方法相比,加入了热电耦合因素,可以更真实地模拟器件芯片结温状况,并分析了不同负载工况下IGBT模块结温的变化趋势     

电动汽车电机控制器IGBT结温计算方法与验证

电动汽车电机控制器中的主要热源是绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块,其最大结温的高低是影响控制器可靠性的关键因素。为保证IGBT模块最大结温始终在其允许工作温度范围内,采用水冷方式对其进行散热。文章以某款纯电动汽车电机控制器为研究对象,结合传热学基本原理,提出了一种水冷散热器热阻估算方法,并用该方法得到的热阻值直接对IGBT模块结温进行计算;为验证计算方法的有效性,利用数值模拟的方法对水冷散热器内部流场以及IGBT结温进行仿真分析,同时进行试验测试,并将得到的3组结果进行对比。结果表明,该文提出的计算方法可以准确地得到IGBT在不同工况点的结温。     

多芯片绝缘栅双极性晶体管模块的老化键合线定位方法

对实际工况中绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)的可靠性监测是对电力系统安全运行的重要保证。然而,采用多芯片封装方式的IGBT模块因芯片位置分布导致模块整体热量分布不均问题。针对该问题,使用多芯片封装IGBT模块,建立其包含7层结构的有限元模型,通过有限元仿真结果分析得出,模块整体温度分布不均是由于各芯片传热路径交叉所导致的热阻耦合现象。在掌握热量分布规律的基础上,研究了IGBT模块内部芯片串、并联使用时某一芯片发生键合线老化后各芯片功率损耗的变化规律,并据此提出考虑热量分布不均的键合线老化故障芯片定位方法。仿真及试验结果表明：文中提出的多芯片封装IGBT模块热分布规律具有正确性,老化键合线定位方法具有可行性。     

LED器件热管理分析方法及其应用

发光二极管(LEDs)是三明治结构的半导体材料。LED芯片是产生光和热量的核心功能器件,但累积的热量会严重影响LED的光学性能。因此,热管理在LED的封装和应用中十分重要。综述了一些现有的热故障。为了有助于进一步理解热管理,介绍了LED封装、热阻网络系统以及传热强化技术,以及通过降低热阻来实现有效温度控制的方法。     

牵引变流器中IGBT的水冷实验研究

现今,无论内燃机车、电力机车、高速列车的牵引系统均采用电传动。在交-直-交电传动调速中,牵引变流器使用的主要电器元件是IGBT。IGBT是个高频的开、关功率元器件,工作时要消耗电能,它把电能转化为热能的形式。通常流过IGBT的电流较大,IGBT的开、关频率也较高,故器件的能量损耗较大。若产生的热量不能及时散掉,IGBT内部的结温将会超过最大值125℃,IGBT就可能损坏。因此,只有快速、及时的将产生的热量散走,才能保证IGBT的正常运行。本研究主要研究没相变的液体（水）冷却形式,得出表面传热系数,从而解决此问题。     

影响STATCOM核心开关器件的关键问题

功率开关器件的有效控制是影响STATCOM运行性能的关键因素,因此,对大功率开关器件的本身特性的研究至关重要。通过对IGBT的试验及仿真和计算,讨论了STATCOM的核心器件IGBT的不同开关频率对设备电流波形正弦性、谐波、功率器件损耗,以及硬件电路产生影响;IGBT驱动取能对直流侧电容电压平衡产生影响,驱动电路单管反激式开关电源存在单管反击变换器易被击穿的问题;驱动电路的设计除采用栅压保护,还需采用软硬件防止CPLD在强的电磁干扰下产生误动作。     

热阻参数在功率器件封装中的重要应用

随着功率器件封装逐渐面向大电流、小型化,产品的散热性能显得尤为重要。本文从热阻失效的原因、在封装过程中如何控制两个方面进行了探讨,以此寻求一种降低热阻失效的方法、过程。     

影响STATCOM核心开关器件的关键问题

功率开关器件的有效控制是影响STATCOM运行性能的关键因素,因此,对大功率开关器件的本身特性的研究至关重要.通过对IGBT的试验及仿真和计算,讨论了STATCOM的核心器件IGBT的不同开关频率对设备电流波形正弦性、谐波、功率器件损耗,以及硬件电路产生影响;IGBT驱动取能对直流侧电容电压平衡产生影响,驱动电路单管反激式开关电源存在单管反击变换器易被击穿的问题;驱动电路的设计除采用栅压保护,还需采用软硬件防止CPLD在强的电磁干扰下产生误动作.     

大功率LED的散热封装

如何提高大功率LED的散热性能,是LED器件封装及其应用的关键技术.提出了一种LED薄膜集成封装结构,利用磁控溅射技术制备了实验样品,依据动态电学法,采用金相显微镜和扫描电镜对样品的热阻和膜层性能进行了测试,通过对传热模型的仿真以及实验,分析了样品的散热性能.与现有的PCB封装结构相比,薄膜封装结构的散热性能远优于PCB结构,而且薄膜封装结构的工艺简单、成本低廉,适合于大规模的工业化生产,具有良好的应用前景.     

一种平板热管散热器传热特性的实验研究

对一种以微槽道作为吸液芯的平板式热管散热器的传热特性进行了实验研究。分析了加热功率、冷却强度、工作倾角等因素对该平板热管散热器传热性能的影响规律。实验结果表明热管内部热阻所占热管散热器总热阻的比重很小。热管冷凝端的高效散热是热管散热器正常稳定工作的关键。该平板热管散热器的散热能力强;并具有良好的均温特性,在散热冷却领域具有良好的应用潜力。     

新型冷板对服务器CPU散热的研究及能耗分析

设计了一种新型服务器散热的冷却装置,以一台服务器CPU及机箱为研究对象,建立热分析数学模型.通过比较空气冷却与液体蒸发冷却的模拟散热效果,分析施行强制对流协同冷板蒸发冷却方案的可行性.实验验证了模拟的可行性,结果表明:强制对流蒸发冷却对服务器CPU及机箱散热效果明显,120 W高功耗下CPU的工作温度仍较为稳定,且机箱内的温度分布更为均匀.该方式不仅有利于单台服务器机箱的散热,并且在小型服务器工作站能耗分析中,相对风冷散热其空调机房能耗要减少40%左右.     

风冷式热泵机组结构优化设计及散热性能研究

基于ANSYS ICEM软件对风冷式热泵机组进行物理建模和网格划分,在常规工况下利用Fluent软件对运行机组进行温度场及速度场仿真模拟,分析其散热过程。针对夏季高温,风冷式热泵机组散热效率低下的问题,设计一种辅助散热系统并进行结构优化,通过水帘预冷与雾化喷淋装置强化换热过程,提高散热效率、减少散热死区,并通过实验测试不同辅助装置对机组散热性能的影响。研究结果表明,增加辅助散热系统可有效提高机组散热效率。相同的室外空气状态下,在机组的散热性能和蒸发效率方面,雾化喷淋装置相比水帘预冷装置更具优势。     

大型电厂2×1000MW机组间接空冷系统环境风影响分析

间接空冷系统作为一种有效的节水型火力发电冷却技术、是我国西北等缺水地区新建采用的主要电厂冷却系统形式之一.间接空冷系统在环境风特别是高温大风条件下的散热能力及变化规律值得深入研究.利用计算流体力学方法,对一个2×1 000MW大型电厂间接空冷系统实例进行了计算.通过对空冷塔及周围速度场温度等流场细节的分析,从经济型和安全性两个方面分析了系统散热能力的变化规律.结果表明,小风条件下间接空冷系统散热能力较好,背压波动幅度很小;大风条件下散热能力迅速恶化,高温大风条件下机组难以满发.     

单回路脉动热管传热性能的试验

通过对单回路紫铜-水脉动热管在风冷方式和定热流加热条件下,稳定运行时的传热性能的试验研究,得到管壁温度沿管长的变化规律,冷热段均温和温降(或温升)、传热温差、传热热阻随传热功率的变化特性.分析了充液率和管径对热管传热性能的影响.结果表明:冷热段均温、传热温差随传热功率的增加而增大,传热热阻随传热功率的增加而减小;小传热功率时,传热热阻对传热功率、管内径和充液率的变化较为敏感;减小充液率,增大管内径,增加传热功率可明显降低热管的传热热阻;较高传热功率时,充液率、管内径和传热功率对传热热阻的影响较小,影响传热热阻的主要因素是冷却热阻,可通过增加管外径或改善冷却条件来降低传热热阻,提高传热性能.     

大功率Chopper整流系统的应用研究

文章首先介绍了大功率IGBT模块的构成及chopper电路的基本原理；然后介绍了Chopper整流系统的并联均流的方法；最后研究了Chopper整流的几种结构，如6脉波整流多输出、12脉波整流多输出、24脉波整流高压输出及大电流低电压输出，并给出Chopper整流系统的优点：输出电流纹波低、动态响应快、电压闪变小、整个功率范围内功率因数高、整个系统电效率高、体积小、成本低．     

热电热泵在非设计工况条件下的性能分析

 采用直流电源模拟太阳能电池板输出不稳定电压驱动热电热泵工作,通过实验测试研究了在连续长时间工作、电压跳跃变化和极限电压工况下,热电热泵冷端温度T_c、热端温度T_h、冷热端温差T_d的变化对其制冷/制热的性能系数（COP）的影响。结果表明,在适宜的电压范围内,热电热泵的制冷速度快、工作性能稳定且能够长时间连续工作,而制热效果明显优于制冷效果,制热效率（E_h）平均高于制冷效率（E_c）约0.8;热电热泵的最佳工作电压区间为2~4 V,此时的冷端温度低、制冷量大、COP 值在理想范围(E_c=0.87~1.89,E_h=1.75~2.75);随着工作电压增高,热电热泵的冷热端温差增大,COP 值减小,当电压大于8V 后,冷热端温差大于45℃,COP 值降至最小,工作性能较差。     

电子设备用新一代冷却技术

本文提出的以吸收式致冷机替代传统的冷却系统，利用电子管的热耗作为吸收式制冷机的动力源来驱动制冷机，将热能转为冷量．该系统既保证电子管在允许工作温度范围内工作，又可获得冷量来调节室内温度和冷却电子设备中其它发热元、器件．试验表明：电子管与制冷机系统可在相匹配的条件下工作，热利用率可达40％．该系统是待发展的大功率电子管冷却系统。     

火积理论在高炉冷却壁性能评价中的应用

基于火积理论分析得出了高炉冷却壁的火积平衡方程式以及冷却壁中的火积耗散.在此基础上定义了高炉冷却壁的热阻.根据最小热阻原理,提出用高炉冷却壁的热阻来评价其传热性能的优劣的观点,通过实例说明了高炉冷却壁热阻的计算方法,比较了不同冷却水管间距下冷却壁热面最高温度及热阻之间的关系.结果表明,随着冷却水管间距的改变,冷却壁热阻与热面最高温度有相同的变化趋势.在一定的边界条件下,高炉冷却壁的热阻可以评价其传热性能的优劣.