永磁无刷直流电机控制器的散热设计

  • 文章关键词:
  •     摘要:介绍一种煤矿隔爆型永磁无刷直流电机IGBT控制器的散热设计,通过IGBT在工作电流下发热计算确定了散热功率,采用FloTHERM有限元热仿真分析出自然冷却的散热效果,确定散热的基本方案,最后用实际产品的运行试验类比检验了计算的正确性。通过计算、仿真和试验相结合的方法,提高了设计的速度,节约了设计经费,对其他控制器箱体热设计和分析具有参考意义。
    关键词:隔爆控制器;IGBT;散热;有限元分析

    0 引言
        煤矿隔爆永磁无刷直流电机控制器采用三相矩形波电流控制永磁电机传动系统,是一种电流逆变器。控制器由一组IGBT模块、电流传感器、铜排、电容、温度开关、阻容吸收器件、IGBT驱动模块、核心控制板组成,整体封闭在金属外壳内,主要发热部件为IGBT模块,散热设计难度较大。为了提高设计效率和减少反复试验的工作量,采用了热计算、仿真和试验对比相结合的方法。

    1 IGBT热功率和最高温度计算
        IGBT驱动三相永磁无刷直流电机,流过电流在理想状态下是峰值为60°角的梯形波,实际运行中受电机电感影响和电容容量限制,波峰有两个较大的尖峰,如图1所示。为计算方便,IGBT流过的电流简化为额定状况下为标准的梯形波。控制器输出峰值电流530 A,经积分计算出有效电流约为350A。


        在此使用英飞凌IPOSIM工具,计算使用3个FF600R06ME3器件、三相两电平拓扑结构、方波驱动方案IGBT损耗和热参数。在环境温度40℃,散热热阻0.27K/W时,IGBT稳态温度最高为118.6℃,1个IGBT损耗功率为206.4W,3个IGBT为619.2W。

    2 电控箱热传导和对流散热仿真
        IGBT组件安装在一块双面抛光的20 mm厚铝板上,利用铝导热率高、热容性大的特点,尽量把IGBT热传导出IGBT本体以外。由于电控箱防爆结构的要求,必须使用钢板制作防爆外壳,因此铝板最终安装到抛光的电控箱内背部钢板上,钢板外部加散热筋加强散热效果。散热过程是IGBT热量传导到铝板、铝板传导到钢板、钢板传导到散热筋、散热筋和外部空气对流换热。如图2、图3所示。


        使用Flotherm软件简化建模,铝板导热系数取237 W/mK,钢板导热系数取51.9 W/mK,忽略导热硅脂等辅助材料影响,根据平板导热原理,建模如图4所示。


        模型中,IGBT及其安装铝板布置在电控箱后板上,无反电控箱被隔板分割为主腔和接线腔两个独立的部分,散热片贴在后板外部。由于煤矿井下环境温度相对稳定,假设环境温度最高为30℃。根据空气自然散热需要保证散热片间有相对较大的空气对流间隙,基板厚度选为10 mm,散热片采用间距20 mm,高100 mm的碳钢散热片。通过仿真,IGBT组件通过散热筋和电控箱体钢板自然散热,IGBT最高温度温度74.9℃,小于设计值118.6℃,电控箱可以正常运行。

工控机箱_19寸工业机箱厂家_服务器机箱品牌制造商

产品中心
工业机箱

工控机箱
工控机箱
服务器机箱
服务器机箱
OEM/ODM定制流程
工控机箱定制流程
  • 定制咨询
    工控机箱定制咨询
    Step1
  • 需求分析
    工控机箱定制需求分析
    Step2
  • 可行性分析
    工控机箱定制可行性分析
    Step3
  • 确认规格
    工控机箱定制确认规格
    Step4
  • 报  价
    工控机箱定制报价
    Step5
  • 合同签订
    工控机箱定制合同签订
    Step6
  • 图纸确认
    工控机箱定制图纸确认
    Step7
  • 样品确认
    工控机箱定制样品确认
    Step8
  • 批量生产
    工控机箱定制批量生产
    Step9
迈肯思优势
工控机箱优势
迈肯思的八大优势MACASE'S EIGHT ADVANTAGES
迈肯思的八大优势
解决方案
机箱行业解决方案
机架式机箱行业解决方案 机架式机箱行业解决方案
服务器机箱行业解决方案 服务器机箱行业解决方案
工业机箱行业解决方案 工业机箱行业解决方案
工控机箱行业解决方案 工控机箱行业解决方案
工控机箱品牌厂商

MACASE用心打造每个细节
以全新的技术与的服务开创中国工控机箱领域新的篇章!
从这里开始,了解迈肯思的一切

服务器机箱品牌厂商
新闻资讯
4u机箱资讯

超级通云控

超级通微信云控

云控系统

云控

熊猫微信云控

微信云控系统

微信云控

微信云控系统

友情链接:
服务器机箱    |  工控机箱    |   2u机箱    |  4u机箱    |   机箱行业资讯    |   联系我们    |   网站地图    |           网站技术支持:云驰力