基于ANSYSWorkbench的電動(dòng)汽車(chē)功率變換器冷卻技術(shù)仿真研究.pdf

1、電動(dòng)汽車(chē)功率變換器安全可靠運(yùn)行的重要保障是良好的散熱條件，因此變換器中電子元器件的散熱優(yōu)化設(shè)計(jì)是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。變換器的核心功率器件是IGBT，其功率損耗會(huì)產(chǎn)生溫升，如果散熱條件不良，溫升超過(guò)允許的溫度范圍會(huì)導(dǎo)致功率變換器工作效率降低，影響電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程。目前，傳統(tǒng)的功率變換器冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法考慮的因素較少，未考慮冷卻系統(tǒng)的節(jié)能降耗的問(wèn)題，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)功率變換器的熱穩(wěn)定性和可靠性的提高有限。針對(duì)上述問(wèn)題，本文在對(duì)電動(dòng)汽車(chē)功

2、率變換器熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，考慮流-固耦合傳熱的影響，對(duì)其冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　首先，闡述了功率變換器的組成結(jié)構(gòu)及工作原理。其次，在電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)工況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了通過(guò)功率變換器中IGBT的電流，電流為連續(xù)的三角波。利用實(shí)驗(yàn)所得的電流和相關(guān)公式計(jì)算了IGBT的熱損耗。再次，應(yīng)用ANSYS Workbench有限元軟件研究了IGBT的流-固耦合傳熱問(wèn)題，并分別針對(duì)散熱器散熱翅片的厚度、散熱翅片之間的間距、散熱翅片的個(gè)

3、數(shù)、IGBT之間的相對(duì)位置變化、散熱器的結(jié)構(gòu)尺寸等不同的情況進(jìn)行熱力學(xué)仿真分析。然后，采用ANSYS Workbench/Design Exploration分析模塊對(duì)散熱器進(jìn)行了多目標(biāo)快速優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇了一組最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)。另外，選用強(qiáng)迫風(fēng)冷的散熱技術(shù)，計(jì)算風(fēng)機(jī)的功率，匹配最佳的功率風(fēng)機(jī)。最后，利用 ANSYS Workbench/UDF模塊導(dǎo)入IGBT的熱源條件，對(duì)優(yōu)化的散熱系統(tǒng)進(jìn)行在線模擬，得到了散熱系統(tǒng)在熱源隨時(shí)間連續(xù)變化時(shí)的溫度分