【摘 要】
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针对轨道交通车辆变流器使用的3D复合相变散热技术,基于车辆的外部环境和自身工作特性,对其可靠性进行了测试和验证.首先,结合GC-MS和ICE-MS等检测方法,验证相变工质的稳定性,同时也对散热器样机进行了性能测试;其次,对3D复合相变散热器的抗冲击振动、耐热、耐寒、耐腐蚀、抗爆等性能进行全面的测试和评估.结果 表明,3D复合相变散热技术具有良好的稳定性和可靠性,满足在高原、高寒和沿海等自然环境和车辆自身频繁振动等工作环境中正常运行的要求.3D复合相变散热器在CRH380A型动车组上完成120×104 km
【机 构】
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中车株洲电力机车研究所有限公司,湖南株洲412001;上海热拓电子科技有限公司,上海201600
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针对轨道交通车辆变流器使用的3D复合相变散热技术,基于车辆的外部环境和自身工作特性,对其可靠性进行了测试和验证.首先,结合GC-MS和ICE-MS等检测方法,验证相变工质的稳定性,同时也对散热器样机进行了性能测试;其次,对3D复合相变散热器的抗冲击振动、耐热、耐寒、耐腐蚀、抗爆等性能进行全面的测试和评估.结果 表明,3D复合相变散热技术具有良好的稳定性和可靠性,满足在高原、高寒和沿海等自然环境和车辆自身频繁振动等工作环境中正常运行的要求.3D复合相变散热器在CRH380A型动车组上完成120×104 km装车考核,并批量装车2000余台,目前已实现3年零故障运行,验证了3D复合相变散热技术的可靠性.
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针对IGBT芯片结温难以直接测量的问题,提出了一种基于热传导模型的IGBT结温计算方法.基于经典的Cauer型RC网络结构,建立了变流器热传导模型;结合传递函数概念和热传导模型结构,完成了变流器热传导模型的参数识别;通过查阅IGBT产品手册以及实际工作工况,计算得到IGBT实时功率损耗;最终通过MATLAB/Simulink进行仿真计算,得到变流器IGBT芯片的实时结温.此方法实现了IGBT芯片结温的快速计算,为IGBT可靠性和寿命评估提供了数据支撑,同时也为功率模块及变流器的设计研发提供了新的科学依据.
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介绍了工程中常用的4种基于主动功率循环的半导体功率器件寿命评估模型,针对这些模型存在忽略功率器件封装与实际工况复杂性的问题,提出用于寿命评估的功率循环试验更适合基于器件退化而非器件失效来选定阈值的观点,并给出了快速完成实际工况模式下基于器件退化的功率循环试验的阈值设定方法,功率器件寿命评估快速公式和残余寿命评估方法.该方法在工程实践中可以快速低成本地评估功率器件的寿命.
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