【摘要】：隨著通用航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,一種以電能為動力的新型飛機應(yīng)運而生,其電推進(jìn)系統(tǒng)朝著體積小、集成度高、功率密度大的趨勢發(fā)展,核心器件IGBT由于過熱導(dǎo)致的損壞成為制約電動飛機發(fā)展的因素,電推進(jìn)系統(tǒng)的散熱問題成為研究熱點。與傳統(tǒng)電推進(jìn)系統(tǒng)散熱方式相比,相變儲能散熱器結(jié)構(gòu)簡單,抗熱沖擊性能強,能夠有效的解決散熱及熱沖擊問題,因此對電推進(jìn)系統(tǒng)的相變儲能式散熱器的研究具有實際意義。首先,本文針對電推進(jìn)系統(tǒng)控制器中IGBT功率模塊的散熱問題展開研究,引入數(shù)學(xué)積分方法對損耗進(jìn)行計算,確定電推進(jìn)系統(tǒng)中IGBT功率模塊在起飛爬升和定速巡航兩種工況下的損耗;同時建立等效熱路模型,給出了相變儲能散熱器的設(shè)計要求。其次,針對相變儲能散熱器中儲能介質(zhì)的選擇問題,本文基于相變儲能原理建立相變傳熱數(shù)學(xué)模型,確定影響相變材料相變特性的因素為相變潛熱和熱導(dǎo)率;并搭建相變傳熱原理實驗平臺對石蠟和Bi-28Pb-25Sn-6Cd合金兩種相變材料進(jìn)行實驗研究,定量分析了不同相變潛熱和熱導(dǎo)率對相變材料相變特性的影響。最后,針對相變儲能散熱器作用下IGBT功率模塊的溫度分布問題,本文采用有限元軟件進(jìn)行仿真,得到了起飛爬升和定速巡航工況下的IGBT模塊溫度變化,并對相變散熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計;在設(shè)計和分析的基礎(chǔ)上,制備相變儲能散熱器,搭建螺旋槳實驗臺進(jìn)行控制器溫升實驗,并與傳統(tǒng)散熱器作用下IGBT功率模塊的溫度變化進(jìn)行對比,仿真與實驗都驗證了理論研究的合理性。
【圖文】：

T1 T3 T5T4 T6 T2鋰蓄電池組永磁電機驅(qū)動板控制板霍爾轉(zhuǎn)矩+溫度霍爾圖 2.1 控制器電氣拓?fù)鋱DFig. 2.1 Controller electric topology diagramIGBT 作為整個控制器的關(guān)鍵器件，直接影響控制器的輸出能力[43]。IGBT 功率作為電動飛機矢量控制器主要發(fā)熱元件，應(yīng)首先對 IGBT 功率模塊的熱特性進(jìn)行，計算 IGBT 功率模塊在不同工況下的發(fā)熱特性，，然后完成控制器散熱系統(tǒng)設(shè)計圖 2.2a 和圖 2.2b 是針對某電動飛機使用的 IGBT 功率模塊的溫度測量。

圖 3.5 Fluke Hydra-2635A 數(shù)據(jù)采集器Fig 3.5 Fluke Hydra-2635Adata collector用的設(shè)備及材料如表 3.2 所示。表 3.2 設(shè)備型號及材料參數(shù)Tab. 3.2 Equipment type and material parameters型號 參數(shù)e Hydra-2635A 測量最高分辨率為 0K 型線長 2m，測溫范圍-200℃到 2000℃GC2-500VA 調(diào)壓范圍 0 到 250D-500S-500W 輸出功率 0-500WHY510 工作溫度-30℃到 280℃，導(dǎo)熱系的實驗平臺，確定相變材料特性實驗的實驗步驟和酒精打磨清洗模擬熱源及熱沉外表面并干燥。的相變材料加熱至液態(tài)，然后填充于熱沉中等待
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V237

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4 高U

本文編號：2656699