电力电子集成模块热等效装置的优化控制

摘要

随着电力电子技术的不断进步，电力电子装置的集成度逐渐增加，热流密度也随之增加，热控制业已成为电力电子技术领域的共性关键问题。热损耗仅占电力电子装置额定输入功率的极少部分，加之半导体器件的热试验往往属于破坏性实验，因此使用等效元件代替实际元件进行电力电子装置热控制问题的研究很有必要。
　　 基于研究电力电子集成模块热控制问题的实际需要，本文设计了电力电子集成模块热等效装置，用来模拟实际电力电子芯片工作发热，该装置是通过加热器恒加热功率控制和加热器与模拟芯片接触——脱离运动控制相结合的方法来实现的。提出了热等效装置的控制策略，设计并构建了热等效装置的计算机测量与控制系统。
　　 以热等效装置为基本组成部分，借助本课题组已有研究基础，进一步构建了微通道液冷基板测试系统。它不但可以用来测试液冷基板的性能，还可以用来检验热等效装置的等效精度。试验结果表明，所设计的电力电子集成模块热等效装置方案可行、设计合理，基本达到了预定目标。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究内容

第二章 热等效装置的方案设计

2．1 电力电子集成模块的内部结构

2．2 电力电子集成模块发热机理

2．2．1 电力电子集成模块耗散功率

2．2．2 电力电子模块的热阻

2．2．3 电力电子集成模块的瞬态传热

2．3 热等效装置的设计方案

第三章 热等效装置的控制系统硬件设计及控制策略研究

3．1 模拟芯片设计

3．2 加热器设计

3．3 加热器控制系统设计

3．3．1 加热器的电功率控制系统设计

3．3．2 加热器的运动控制系统设计

3．4 热等效装置控制策略

3．4．1 离散控制简介

3．4．2 PID简介及在离散系统的应用

3．4．3 IGBT稳态工作时损耗模拟控制

3．4．4 IGBT工作状态变化时损耗模拟方案

第四章 基于热等效装置的液冷基板测试系统设计

4．1 液冷基板的设计

4．1．1 莫尔条纹通道的微通道液冷基板设计

4．1．2 双梯形截面微通道的液冷基板设计

4．2 液冷基板测试系统硬件设计

4．2．1 冷却液温度控制系统设计

4．2．2 液冷基板测试系统硬件设计

第五章 热等效装置控制系统软件设计

5．1 组态软件选择

5．2 软件设计

5．2．1 系统组态设计

5．2．2 软件控制流程

第六章 热等效装置实验

6．1 模拟芯片受热量的间接测量

6．2 热等效装置实验步骤

6．3 热等效装置实验参数整定

6．4 热等效装置实验数据测量和处理

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

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