基于Icepak软件的变频器的散热优化设计.pdf

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1、设计、研究分析yiU、FIl2一D一年’第’4。期’SheiiYanenxi基于Icepak软件的变频器的散热优化设计方伟，陈再良(苏州大学机电工程学院，江苏苏州215021)摘要：变频器在热环境下，内部温度过高会影响正常工作。在建立变频器模型的基础上，采用专业的电子设备热分析软件对变频器进行热分析，提出了对其散热结构形式改进的措施。利用Icepak的优化功能和仿真结果，得到了优化方案。从而有效降低了变频器机器内温度，保证了机器稳定可靠工作。关键词：变频器Icepak热仿真热设计优化中图分类号：TP31

2、文献标识码：A文章编号：1002—6886(2014)04—0059—03TheoptimumthermaldesignoffrequencyinverterbasedonIcepakFANGWei，CHENZailiangAbstract：Whenfrequencyinverterrunsinhotcircumstance，itsinternaltemperatureistoohigh，itwouldaffectnormalworkofthedrive．Thisdesignisbasedonthemo

3、deloffrequencyinverter，utilizingprofessionalthermalanalysissoftware—Icepaktoanalyzethethermalperformanceofthedrive．Accordingtotheresultofsimulationanditsoptimumfunction，itproposesoptimumsolutiontothermalstructuredesign．Sothatitcaneffectivelyreducethetemp

4、eratureofthefrequencyin—verter，ensurethedriverunsnormallyandstably．Keywords：frequencyinverter；Icepak；thermalsimulation；optimumthermaldesign和优化结果，用户可以减少设计成本、提高产品的0引言一次成功率(get—right—first—time)、改善电子产变频器对外形尺寸要求越来越紧凑、热流密度品的性能、提高产品可靠性、缩短产品的上市时越来越大，给散热带来一定难度。变

5、频器的传统设间。计方法是根据设计要求和工程经验设计出样品，加Icepak广泛应用于通讯、汽车及航空电子设备、工完成后用于装配检验及热测试，然后根据测试结电源设备、通用电器及家电等。该软件可解决不同果进行改进，从而得到优化设计。现提出一种先行类型的问题：系统(Systems)、组件级(Compo—设计方案，利用Icepak软件首先对变频器进行热设nents)、封装级(Packages)的散热问题。计仿真，通过仿真计算获得合理的散热方式方案。2工程问题描述尤其对于复杂热环境，高密度组件情况，仿真软件的应用更

6、是一种很好的设计手段，使散热效能最大化，根据某型11kW变频器设计要求，对各器件进从而提高电子设备的可靠性。热设计仿真在节约成行内部布局，尽量做到紧凑，合理利用空间。该变频本的同时也大大提高了开发效率。器设计参数如下：1)变频器外形尺寸为：370mm×165mm×165mm；2)内部包含有：IGBT功率模块、1Icepak软件的主要功能及应用印制电路板、电解电容、散热器、风机等；3)各部分Icepak软件由全球最优秀的计算流体力学软不同的热耗分布，总热耗为290W；4)工作环境温件提供商Fluent公司

7、，专门为电子产品工程师定度为50~C，IGBT功率模块最大允许温度130oC，电制与开发的电子热分析软件。借助Icepak的分析解电容温度最大允许温度85℃；5)采用强迫风冷设计Shej、i研究分析jiu、FIl2⋯年’第’。期”Yanenxi变频器左右两侧增开进气口，重复计算求解过程。计算出在大风机冷却下，散热器的外形尺寸和基板改进后的结论：从计算结果来看，变频器内部的厚度、肋间距、肋高为不同数值时机器内最高模块温高热已经明显得到改善，温度梯度分布均匀，各元器度的结果。最后定型满足变频器正常工作要求的

8、风件的最高温度都在指标要求范围内，满足设计需求。机和散热器规格及通风口的设置。4工程验证按改进后的热设计方案进行结构设计，在整机装配调试完成后，按照环境试验要求进行测试：在工作阶段，设备正常工作，并通过预埋的热电偶探测到功率元器件的温度和仿真的结果很接近。在变频器量产后，经实践证明，机器的实际散热能力和热分析仿真的相符，完全满足使用要求。5结束语对于大功率变频器的散热设计比较复杂，应用图4变频器优化后的温度及热流量场分布图Icepak软件，