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Flotherm的仿真原理及其在光伏逆变器散热设计中的设计与实现
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2017-11-02
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小功率光伏逆变器是小型电力电子设备的典型代表，IGBT模块作为逆变器的核心器件，在运行过程中会产生大量的热，约有1%～1.5%的有功功率转化为热能，这部分热量会使其内部集成的功率器件管芯发热、结温升高。若不能及时、有效地将此热量释放，就会降低系统可靠性，甚至损坏器件。在电力电子产品小型化趋势下，IGBT模块在有限空间的散热设计成为小型光伏逆变器散热设计的核心，同时系统方案还要兼顾热敏感器件的温升，这就需对散热方案进行全方位评估。
这里通过Flotherm软件对小功率光伏逆变器进行系统级热分析和多方案筛选，对比仿真数据与工程样机实测数据，验证了基于Flotherm分析的电力电子设备散热设计的可行性与可靠度。
2 仿真原理与方案设计
Flotherm是一款强大的三维CFD软件，CFD的仿真软件基本思想是将原来在时间域和空间域上连续的物理量的场，用有限个离散点上的变量值集合来代替，通过一定原则建立起关于这些离散点上场变量间关系的代数方程组，进行求解后获得场变量的近似值。热设计问题本质在于定量描述热现象，小功率电力电子设备的散热设计可通过湍流模型描述。CFD仿真基本理论为：小型电子电子设备的散热设计属于不可压缩、常物性、无内热源的三维对流传热问题，结合传热学和流体动力学基本理论，得出描述该问题的微分方程组。
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