『大慶快速門』堆積門電機(jī)散熱原來說明
用于快速門中的電機(jī)控制器采用三相矩形波電流控制永磁電機(jī)傳動系統(tǒng),是一種電流逆變器。
控制器由一組IGBT模塊、電流傳感器、銅排、電容、溫度開關(guān)、阻容吸收器件、IGBT驅(qū)動模塊、核心控制板組成,整體封閉在金屬外殼內(nèi),主要發(fā)熱部件為IGBT模塊,散熱設(shè)計難度較大。
為了提高設(shè)計效率和減少反復(fù)試驗的工作量,采用了熱計算、仿真和試驗對比相結(jié)合的方法。
1 IGBT熱功率和最高溫度計算
IGBT驅(qū)動三相永磁無刷直流電機(jī),流過電流在理想狀態(tài)下是峰值為60°角的梯形波,實際運(yùn)行中受電機(jī)電感影響和電容容量限制,波峰有兩個較大的尖峰。
為計算方便,IGBT流過的電流簡化為額定狀況下為標(biāo)準(zhǔn)的梯形波。
控制器輸出峰值電流530 A,經(jīng)積分計算出有效電流約為350A。
在此使用英飛凌IPOSIM工具,計算使用3個FF600R06ME3器件、三相兩電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、方波驅(qū)動方案IGBT損耗和熱參數(shù)。
在環(huán)境溫度40℃,散熱熱阻0.27K/W時,IGBT穩(wěn)態(tài)溫度最高為118.6℃,1個IGBT損耗功率為206.4W,3個IGBT為619.2W。
2 快速門專用電控箱熱傳導(dǎo)和對流散熱仿真
IGBT組件安裝在一塊雙面拋光的20 mm厚鋁板上,利用鋁導(dǎo)熱率高、熱容性大的特點,盡量把IGBT熱傳導(dǎo)出IGBT本體以外。
由于電控箱防爆結(jié)構(gòu)的要求,必須使用鋼板制作防爆外殼,因此鋁板最終安裝到拋光的電控箱內(nèi)背部鋼板上,鋼板外部加散熱筋加強(qiáng)散熱效果。
散熱過程是IGBT熱量傳導(dǎo)到鋁板、鋁板傳導(dǎo)到鋼板、鋼板傳導(dǎo)到散熱筋、散熱筋和外部空氣對流換熱。
通過和另外一種128 V,750 A電控箱的實際散熱試驗對比,該散熱模型溫度合理。
通過計算、仿真和試驗相結(jié)合的方法,提高了電控箱設(shè)計速度,節(jié)約了設(shè)計經(jīng)費(fèi),對其他電控箱的熱設(shè)計和分析具有參考意義。
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