基于有限元法的開關(guān)電源熱設(shè)計(jì)技術(shù)的研究.pdf

1、開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于電力、軌道交通、石化、冶金等領(lǐng)域。它逐步向小型化、高頻化、高功率密度的方向發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境日趨嚴(yán)峻，因而對(duì)開關(guān)電源的可靠性提出了更高的要求。溫度是影響開關(guān)電源可靠性的重要因素。開關(guān)電源的溫度過高，嚴(yán)重影響了開關(guān)電源可靠性的提高，同時(shí)也降低其使用壽命。開關(guān)電源的熱設(shè)計(jì)對(duì)于提高開關(guān)電源可靠性和壽命具有重要的作用。因此，開關(guān)電源熱設(shè)計(jì)是十分必要的，并且成為開關(guān)電源設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。
　　本文以工作于密閉電源盒內(nèi)的開關(guān)電

2、源為研究對(duì)象，針對(duì)其節(jié)點(diǎn)溫度過高和多熱源之間的相互影響導(dǎo)致可靠性降低的問題，提出了一種適用于開關(guān)電源熱分析和熱設(shè)計(jì)的有限元方法。利用這種方法分析開關(guān)電源的熱特性，對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，降低了開關(guān)電源主要器件的節(jié)點(diǎn)溫度，改善了開關(guān)電源的溫度分布，提高了開關(guān)電源的可靠性，延長了壽命。
　　本文首先根據(jù)傳熱學(xué)理論，分析開關(guān)電源的散熱途徑，建立開關(guān)電源穩(wěn)態(tài)熱場的數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用變分原理得到其等價(jià)的泛函形式。然后，利用有限元熱分析軟件ANS

3、YS，對(duì)開關(guān)電源模型進(jìn)行簡化處理，建立開關(guān)電源的有限元模型，對(duì)特定工況的開關(guān)電源的三維溫度場進(jìn)行仿真分析，并將仿真結(jié)果與用紅外熱像儀拍攝的實(shí)際數(shù)值進(jìn)行比較，驗(yàn)證了借助有限元軟件ANSYS建立的有限元模型和所施加的載荷與邊界條件的正確性，證明了該方法的可行性。針對(duì)開關(guān)電源的穩(wěn)態(tài)溫度分布情況和影響散熱的主要因素，分別對(duì)開關(guān)電源的電路布局、內(nèi)部介質(zhì)和外殼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后，針對(duì)開關(guān)電源的溫度分布情況，利用GJB/Z299C-2006中元器件