IGBT是电力机车中的牵引变流器、制动电阻电路断路器、逆变器等核心电器设备的核心部件,由IGBT晶体管组成的功率模块是牵引变流器最主要的统一化元件,伴随其高频、大功率和高集成化发展,设备单位面积的热流密度越来越高,IGBT芯片温度直接影响到IGBT承载电流的能力,工作效率和使用寿命,较高的散热量是无法通过常规的冷却方式来保证功率模块的安全运行,因此需要根据发热的情况采取各种不同的冷却措施以保证其安全工作。再加上电力机车受到重量、体积的严格限制、对机车用功率器件必然是对与其相匹配的风冷散热器的要求比地面装置苟刻得多。通过试验研究动车牵引整流器热管式空气冷却器的传热特性,科学合理的掌握热管式散热冷却设备在机车运过程中的散热量,基板温度的工作范围,从而为电力机车IGBT功率模块散热器的选型和设计提供科学依据。
牵引变流器冷却器工作原理,冷却器导热过程及工作原理高速动车牵引整流器热管式空气冷却器冷凝段为热管冷凝段外加平直铝翅片,受热段为实心铝板,热管的蒸发段钎焊于实心铝板内,热管在基板上的排列根据半导体器件热流密度的大小成非均匀分布。工作过程电力电子元器件的发热模块将运行产生的热量通过具有较高导热率和绝缘的导热硅脂传递给冷却器的导热基板,导热基板以导热的方式将热量透过热管蒸发段管壁进入内腔,对处于负压状态下的工质进行加热并使其相变为饱和蒸汽,形成压差,产生的蒸汽沿着内部通道上升到冷凝段冷凝释放出热量,热管冷凝段有铝质翅片扩展散热表面,散热翅片在强制风冷作用下不断将热量带走。蒸汽在冷凝段的内壁放出汽化潜热凝结成液体,在重力作用下流回蒸发段。制冷剂在冷却器内部不断重复以上过程把电子器件产生的热量散掉。