柔直换流阀用相变冷却工质击穿特性研究

相变冷却技术冷却效率高、安全可靠,有望攻克柔直换流阀散热瓶颈,实现其高压、大容量发展,在换流阀冷却领域具有良好的应用前景。为实现相变冷却换流阀绝缘系统可靠设计,该文设计研制了三相态相变冷却工质可调频绝缘特性测试专用平台,并以换流阀用相变冷却工质为研究对象,依据换流阀典型运行工况,利用专用测试平台开展了相变冷却工质三相态、50~300 Hz频率范围的绝缘击穿特性研究。得到了相变冷却工质击穿特性随工质相态及电压频率的变化规律,分析了相变冷却工质不同相态的击穿机理,揭示了工质相态和电压频率变化对冷却工质击穿特性的影响机制。研究工作不仅解决了高频下相变冷却工质的三相态耐压测试方法问题,且所得研究成果为相变冷却柔直换流阀的绝缘设计奠定了基础,同时可指导相变冷却技术在其他电力电子器件及装备上的应用。

全浸式蒸发冷却开关电源热分析及实验

高效可靠的冷却技术是开关电源向高功率密度方向发展的迫切需求。为了实现开关电源的高效散热,克服传统冷却方式效率低、系统复杂、电源温升高等缺点,将全浸式蒸发冷却技术应用于开关电源冷却领域。以一款12V/2kW开关电源为例,阐述了全浸式蒸发冷却开关电源散热原理,对电源稳态、动态温升特性进行理论分析;通过有限元仿真及实验测试对强迫风冷及全浸式蒸发冷却开关电源温升特性进行对比研究。全浸式蒸发冷却开关电源不仅冷却结构简单,而且具有稳态温升低、温度分布均匀、无局部过热点和动态过程热应力小的优点。仿真及实验验证了理论分析的正确性,证实了全浸式蒸发冷却技术应用于开关电源冷却的可行性及技术优势。

全浸式液汽相变冷却方式贴片电阻失效机理

随着电力电子技术的发展,开关电源作为供电装置广泛应用于通信、能源、航空航天等领域,高功率密度、高可靠性是其发展方向。因过热问题引发故障继而导致可靠性降低成为开关电源功率密度提升的瓶颈。全浸式液汽相变冷却技术冷却效率高、安全可靠,是实现开关电源高效散热的新途径。对于全浸式液汽相变冷却开关电源,相变冷却的工作介质与电源器件直接接触,电源中与高电压相连的贴片电阻发生了阻值上升甚至断路现象,影响开关电源的稳定运行。该文通过宏观信号监测和微观材料分析手段,得到了工作介质环境下贴片电阻失效的外部影响因素及内在机理,明确了可在工作介质环境下稳定工作的贴片电阻结构特征。研究成果可为全浸式液汽相变冷却开关电源提供器件选型及设计指导,对提高全浸式液汽相变冷却开关电源运行可靠性,完善液汽相变冷却技术应用于电力电子装备的理论体系具有重要的理论意义及应用价值。

功率分流式混合驱动系统比较分析

首先分析了单模式、双模式和四模式功率分流式混合驱动系统的工作原理;然后建立了中转功率与调速比的模型;最后根据此模型对该3种功率分流式混合驱动系统进行了电机的匹配和性能对比,并得出该3种功率分流式混合驱动系统的适用场合.

模块化多电平变换器电热耦合模型研究

模块化多电平变换器(MMC)的电热耦合模型对于系统结温监测、可靠性分析、寿命预测等具有重要意义。文中提出了一种合理简化的模块化多电平变换器电热耦合模型,首先基于后退欧拉法,建立MMC子模块的等效电路;然后根据戴维南电路等效方法,建立了三相MMC等效电路;其次,根据器件损耗特性和热阻抗特性建立MMC的电热耦合模型;最后,通过仿真和实验结果,验证了所提MMC电热耦合模型的正确性,该模型可以用来做MMC特性研究和可靠性分析。

基于电压角度控制的稳压发电系统研究

在车辆集成起动/发电一体机系统中,发电机系统作为用电设备的供电电源对发电品质的需求越来越高。本文针对车辆起动/发电一体机供电电源系统,既要满足发动机怠速到最高车速的宽转速范围内的稳压发电又要满足用电设备投切的大功率范围内的稳压发电需求,提出了一种基于电压角度控制的永磁同步发电机稳压发电控制策略,通过建立发电机系统的小信号数学模型,分析了系统的稳定性。仿真与实验结果表明该方法满足车用ISG发电系统的需求,验证了该方法的正确性与有效性。

全浸式蒸发冷却IGBT电热耦合模型研究

电力电子器件的小型高集成度发展趋势对散热技术提出挑战。相较于间接液冷,采用全浸式蒸发冷却技术的绝缘栅双极型晶体管(IGBT),具有器件温升低、温度分布均匀的优点,因此其应用于IGBT冷却具有可行性和优越性。该文提出全浸式蒸发冷却IGBT电热耦合模型的建模方法。首先,基于参数拟合法,建立了IGBT模块的电模型,计算功率损耗;其次,根据等效导热系数,建立了全浸式蒸发冷却条件下IGBT的热模型,并在线性时不变系统的假设下得到了全浸式蒸发冷却IGBT的降阶模型;然后,建立了全浸式蒸发冷却IGBT电热耦合模型;最后,通过仿真和实验对建立的模型逐一进行验证,结果表明,所提出的模型能够准确表征IGBT的电、热及其耦合特性,并且具有模型参数提取简单、仿真速度快的优点。

新型冷却方式对APFC电路的适用性研究

作为一种新型的冷却方式,以相变换热为特征的蒸发冷却技术在开关电源向小型化、绿色化的发展中表现出明显的技术优势。Boost有源功率因数校正(APFC)电路作为减少谐波污染、提高功率因数的有效方法,是开关电源常用的前级结构。针对采用全浸式蒸发冷却技术方案的开关电源中APFC电路出现母线电压升高的适用性问题,设计了APFC样机及其实验装置。通过实验和仿真,对比分析了该电路在空气中和蒸发冷却介质中的工作特性,确定引起蒸发冷却介质中运行电源母线电压升高的原因是高压侧采样电阻阻值升高。研究结论将为蒸发冷却技术在开关电源中的成功应用提供重要技术支撑。