电力汽车功率变换器冷却优化仿真研究

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1、第32卷第9期计算机仿真2015年9月文章编号：1006—9348(2015)09—0189—05电力汽车功率变换器冷却优化仿真研究叶敏，皇甫艳芳(长安大学公路养护装备国家工程实验室，陕西西安710064)摘要：电动汽车功率变换器经常工作在高电压、大电流状态，极易发生高温烧毁。随着路况和驾驶工况的复杂多变性，导致变换器的热源具有随机性、突变性和电流方向正负交替变换控制困难。提出采用流固共轭仿真研究技术对功率变换器的驱动和制动工况下的热力学现象进行优化仿真研究。通过实验测试电动汽车驱动和再生制动1二况下功率变换器中IGBT的电流，计算了tGBT的热损耗。利用AnsysWork

2、bench有限元软件对IGBT冷却的流固共轭传热问题进行了三维建模，通过UDF模块导入了IGBT的热源。研究不同热源功率IGBT和不同散热片结构尺寸下流体域的空间温度分布，分析其对IGBT冷却效果的影响，提出合理的设计参数，为电动汽车功率变换器热管理系统的优化设计奠定基础。关键词：功率变换器；共轭传热；通风冷却；温度场中图分类号：TU52文献标识码：BSimulationofCoolingSystemOptimizingofPowerConverterforElectricVehicleYEMin，HUANGFUYan—fang(NationalEngineeringLab

3、oratoryforHighwayMaintenanceEquipment，Chang’anUniversity，Xi’anShanxi710064，China)ABSTRACT：Thepowerconverterofanelectricvehicleoftenworksontheconditionofhighvoltageandlargecur·rent，resultinginthefrequencyovertemperaturedanger．Withthevariationoftheroadconditionandthedrivingstyle，theconverter

4、loadsdominatetherandomicity，mutabilityandtheperiodchangeofthecurrentdirection．Toim—provethethermalstabilityandreliabilityofthepowerconverterofanelectricvehicle，thefluid—solidconjugatether—maltransferwassimulated．ThecurrentsoftheIGBTduringthedrivingandregenerativebrakingconditionsweretest—e

5、d．furtherthethermallossoftheIGBTWascalculated．ByAnsysWorkbenchsoftware，athreedimensionalmodelwereestablishedbasedontheconjugatethermaltransferphenomenon．BytheUDFmodule，theboundaryconditionsoftheIGBTwereintroducedintothesimulationmodel．Thetemperaturefieldsofthefluiddomainwerestudiedunderdit

6、ierentcoolingwindvelocityandthethermalsinksizes．Theaffectionlawswereanalyzed．thenthereasonablede—signparametersweregivenout，whichprovidesabasefortheoptimizationdesignofthethermalmanagingsystemofthepowerconverterofelectricvehicle．KEYWORDS：Powerconverter；Conjugatethermalconduction；Windcoolin

7、g；Temperaturefield1引言大力推进电动汽车产业化，成为中国汽车产业亟须解决的重大课题。热稳定性对于电动汽车的核心部件功率变换器来说是非常重要的一个问题。良好的散热条件是功率变换器安全可靠运行的重要保障，因此散热设计是功率变换器中需要重点关注的技术问题之一。强迫风冷散热方式是目前功率变换器采取的主要冷却形式’1。。电动汽车功率变换器的核心电力电子设备是IGBT。随着IGBT损耗的上升，若基金项目：国家自然科学基金项目(51105043)收稿日期：2014—10—30修回日期：2014-12-15散热措