求由产品说明书中可以查得的最高工作温度不得超过。如不采取必要的散热措施必将导致管温度过高,当超过时就会发生结击穿,就会出现管烧毁事故,引起电源发生故障。控制电路中的数字信号处理芯片的工作温度不得超过。即电源正常工作时,主控制板所处的环境温度如果过高,将引起电路板中个集成电路芯片的正常运行。机箱结构设计热设计参数计算有效散热面积本次设计的管逆变器机箱长度为,机箱的宽度为,机箱的高度为。根据德国标准,可计算得到机箱有效散热面积机箱自然对流散热计算由于流体内部温度差的存在,导致流体内部不同的温度其密度也各不相同,在没有外部力量影响下,温度高的流体因为其密度小,就会上升而温度低的那部分流体由于其密度相对大些,就会下降,因为密度的不同而引起的流体内部流动的现象称为自然对流现象,由自然对流产生的传热现象被称为自然对流传热现象。自然对流传热量可通过式计算文档包含完整设计文件,电子设计相关包含源代码及设计文件,材料完整,欢迎联系索要其中为对流散热量为换热系数为有效散热面积为换热表面与流体温差。本次设自然空气换热系数。由式计算可得自然对流传热量。机箱本身自然辐射散热计算热辐射使物体通过电磁辐射的形式将热能向外散发,这是种非接触式的传热散热方式,在真空中也能进行散热。任何物体在发出辐射的同时也可以不断地吸收周围物体的辐射能,物体的辐射能力级单位时间内由物体表面向外辐射的能量随温度的升高而大幅增加。通过式可计算辐射散热量其中为辐射散热量为材料辐射率,也称为黑度为斯蒂芬波尔兹曼常数及分别为材料表面温度及环境温度。设材料表面的绝对温度为,环境温度为,机箱材料为铁质喷黑漆,材料辐射率,由式计算得辐射散热量。通过式可以计算出自然散热情况下,时,机箱所需的开孔面积其中为机箱内部热源总和,机箱高度,则为使机箱温度下降需开孔面积为,这远远超出了机箱的表面积,因此简单的采用自然散热是无法达到设计要求的温度。再考虑到机箱内部有多个热源模块,其机箱内部的功率分布也是不均匀的,这必然要求采取定的散热方式来加快机箱内部热能向外的传导速度,提高散热的效率。散热方案选择计算表明通过自然散热的方式是根本无法解决该高功率密度的电力电子设备的散热问题的,经过研究发现当电子设备的热流密度达到以上,或者体积功率密度达到以上时,不管是自然热对流还是是热辐射都是无法满足设备的散热问题了,此时设计师通常采用强迫对流的方式即加快空气文档包含完整设计文件,电子设计相关包含源代码及设计文件,材料完整,欢迎联系索要流通速率以达到将设备内部热能快速按转移出去的目的,在有限体积有限而发热量巨大的设备中如电子负载或热交换器中,设计者们甚至采用液冷的方式强制排出设备内部积聚的热能。如图所示为在不同热流密度时设备所需采用的散热方式。风扇风量计算强迫对流散热即是使用外力从而加快空气的流速,加快机箱内外热能得交换的速率,通常设计师们最常用的即通过风扇来进行强迫对流。图散热方式选择强迫对流所需的风量可通过式计算得出中为空气比热,当环境温度为时,空气密度出风口与环境温差可计算出变换器机箱采用强迫散热方式时所需风量风道结构设计风道即是指空气在机箱内部的流动轨迹,没有好的风道设计,任凭大排量散热风扇如何旋转,机箱内部也总是会存在气流的死角,使热量大量积聚在机箱内部的特定的位置从而无法有效的排出。同时不合理的风道还会造成灰尘粉尘等在机箱内部大量积聚,不光是会严重影响散热结果热切严重时还会影响内部电气元件的正常运行。合理的风道设计讲究在强制对流风扇的的作用下,形成流畅无障碍的气流通道,使冷空气从机箱的侧的散热开口处进入,有另侧经风扇排除,在空气流动的过程中热能的传递与交换带走机箱内部电气元件正常工作中产生的热量,从而达到散热的目的。电源机箱结构设计与优化。表散热片翅片厚度与温度关系表散热片厚度机箱最高温度机箱平均温度散热底板温度散热器底座厚度对散热结果影响设置枚厚度为,宽度,长度散热翅片,通过改变散热器底板厚度从变化,通过热仿真检测在吹风式风道下机箱内最高温文档包含完整设计文件,电子设计相关包含源代码及设计文件,材料完整,欢迎联系索要度平均温度散热片平均温度,从而研究散热器底座厚度对散热结果的影响。表散热底板厚度与温度关系表基板厚度机箱最高温度机箱平均温度散热底板温度风道结构对散热结果的影响吹风式风道散热模型如图所示为采用吹风式机箱的简单模型,有温度云图可以看出,虽然主开关管功耗以及同步整流管功耗都远大于保护电路管功耗,由于主电路距离风扇距离较近,器件表面气流流速大,因而能够受到良好的散热,器件表面温度为而保护电路处于风道末尾,此位置因远离风扇,气流流速已大大降低无法实现很好的散热效果,器件表面温度达到。机箱不同位置气图吹风式风道温度云图抽风式风道散热模型抽风式风道温度云图如图所示。通过分布云图可以看出抽风式风道在机箱内产生的气流速度远远小于吹风式风道,因而热能大量积聚在机箱内部,造成散热不畅,机箱内平均温度远远高于吹风式风道文档包含完整设计文件,电子设计相关包含源代码及设计文件,材料完整,欢迎联系索要图抽分式风道温度云图混合式风道散热模型混合式风道采用两风扇前吹后拉的方式实现,通过热仿真得到其机箱温度分布云图如图所示。图混合式风道温度云图通过前后两个风扇前来后推的方式,大大加快了机箱内部气流的流速,使机箱前后的的风速始终保持在相当的高度,同时使机箱内部的风速分布更加均匀。通过混合式风道时使机箱的平均温度较吹风式风道下降了约。热源布置对散热结构的影响通过改变主电路与散热风扇间的距离,研究其参数变化对散热效果的影响,如表所示为风扇与主电路发热模块不同距离时,通过热仿真软件测得的散热片平均温度机箱平均温度机箱最高温度。图为热源布置参数对温度分布影响。表距离参数对散热结果影响表文档包含完整设计文件,电子设计相关包含源代码及设计文件,材料完整,欢迎联系索要距离机箱最高温度机箱平均温度散热基板平均温度如表所示风扇与热源的距离并不是越近越好,如距离小于风扇厚度时,机箱温度随距离缩短反而增大当距离大于风扇厚度时,温度随距离增加而增大,因此在本次设计中,风扇与主电路间的最佳距离为即为风扇厚度时,能取得最佳的散热效果。功率管逆变器优化方案确定通过节中对各种影响逆变器机箱最终散热结果因素的分析,选择能达到最佳散热效果的各项设计参数,重新确定机箱的设计方案如图所示,主要改进了以下几点图机箱散热结构优化风道结构优化设计采用混合式风道实现前推后拉方式,大大加快机箱内气流的流动速度,使机箱前后气流的分布更加的均匀通过在侧面加开通风窗口,实现了机箱内外的对流速度,气流流速提高了散热效果。文档包含完整设计文件,电子设计相关包含源代码及设计文件,材料完整,欢迎联系索要散热片参数优化设定通过仿真,选择并确定最后的散热片参数,长度,宽度,底板厚度,翅片厚度,翅片间距。热源模块位置优化更改原设计中电路结构,使管离风扇距离为,达到最好的散热效果。更新各项设计参数后,运用热分析软件对新的机箱优化设计结构进行热仿真分析,检查优化设计后的散热效果。图结构优化后残差曲线由残差曲线可以看出曲线都在附近收敛,故为结构优化后系统收敛。图各平面气流流速可以看出经结构改进后的机箱内湍流以及气流流速情况,可见气流在两处散热片间实现了无障碍流动,通过前推后拉的吹风方式实现了机箱内气流的循环运动,并将电感包裹在湍流中通过侧面的两处开口,不但有利于主电路热量的排出,而且加快了电感两侧的气流流速,达到了良好的散热效果。文档包含完整设计文件,电子设计相关包含源代码及设计文件,材料完整,欢迎联系索要截面气流流速截面气流流速文档包含完整设计文件,电子设计相关包含源代码及设计文件,材料完整,欢迎联系索要截面气流流速图各截面气流流速截面温度分布文档包含完整设计文件,电子设计相关包含源代码及设计文件,材料完整,欢迎联系索要截面温度分布截面温度分布图各截面温度分布云图如图所示的经散热结构优化后的各截面温度分布云图,可见经散热结构优化后机箱内温度最高部分位于管表面,最高温度为,机箱平均温度为。可见经散热结构优化后大幅度降低了机箱温度,保证了逆变器的正常可靠运行。电路各模块功耗在管逆变器中,主要考虑个管的发热情况。且个管的平均损耗为按照设计电源温度要求根据参数设计指标要求,当环境温度为时,逆变器机箱平均温度不得高于。电气元件温度要求由产品说明书中可以查得的最高工作温度不得超过。如不采取必要的散热措施必将导致管温度过高,当超过时就会发生结击穿,就会出现管烧毁事故,引起电源发生故障。控制电路中的数字信号处理芯片的工作温度不得超过。即电源正常工作时,主控制板所处的环境温度如果过高,将引起电路板中个集成电路芯片的正常运行。机箱结构设计热设计参数计算有效散热面积本次设计的管逆变器机箱长度为,机箱的宽度为,机箱的高度为