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随着电力电子技术的高速发展,大功率变频器凭借其优越的节能效果和调速性能在煤矿等应用领域越来越受到重视。但随之也产生了很多问题,如功率器件IGBT模块产生的热量不能及时有效的散发到外部环境中,导致的结果是功率器件的性能降低。因此,研究变频器的传热性能很有必要且具有重要的实际意义。本论文针对75KW采煤机牵引变频器的传热性能进行了数值分析并优化了水冷换热器的结构。建立变频器的数学物理模型,通过实验测试验证了数值分析的可行性,并通过理论计算得到了IGBT模块安装表面的温度和水道中的压力差损耗。采用数值分析软件,对变频器在IGBT模块的安装位置、IGBT模块的排列、变频器底板厚度、水冷板材料、不同的流速及入口温度的传热性能和阻力特性进行了分析。在此基础上,对水冷换热器在热应力和流体压力作用下的变形进行了‘单向流固热耦合分析。同时基于理论分析研究了变频器底板厚度变化时由于热扩散角的产生,变频器底板和水冷换热器之间的总热阻随变频器底板厚度的变化。根据流体力学与传热学理论知识,以流道截面尺寸的长与宽和水道距变频器底板安装侧的距离为设计变量,以IGBT芯片的结温和水道入出口压差损失函数为目标函数,建立了数学模型,在MATLAB传统优化工具箱中对水冷换热器的结构进行优化。同时根据仿真分析得到的变频器整体温度场的分布情况,对水冷板中的流道形式进行改进,改进的流道结构形式有双S型、中间入口的双S型以及流道中加分流片,在综合性能上以功耗为判别基准对这几种流道结构型式进行对比分析。利用APDL对变频器进行参数建模,创建宏文件,用以提取每个IGBT芯片的平均温度。然后运用Visual Basic编写的界面,通过在界面中输入相应的参数数据,然后生成APDL程序语言文本文件,再利用ANSYS的批处理功能,根据Visual Basic程序语言调用ANSYS对刚生成的APDL程序文本文件进行批处理,待分析结束后得到分析结果并将结果显示在编写好的用户界面中。