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永磁无刷直流电机控制器的散热设计

日期:2020-02-11编辑作者:国际动态

  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

  煤矿隔爆永磁无刷控制器采用三相矩形波电流控制传动系统,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。

  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。

  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、热能发电机钢板传导到散热筋、散热筋和外部空气对流换热。如图2、图3所示。

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关键词: 热能发电机

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