分析了电动自卸车电动机控制器的热损失。行了主加热装置的损耗分析和IGBT模块的计算。析计算了功率器件散热的热流路径，以及冷板的耗散功率和耐热指标的要求以及散热设计，最后进行了测试。板散热性能的热性能，测试结果表明满足设计要求。[关键词]采矿车;电机控制器; IGBT;散热设计简介电动轮式车用新型重型自卸车采用三相异步牵引电动机作为驱动轮，交流电动机控制器为采矿车电牵引系统。制的主要部分是控制牵引电动机的扭矩和速度的功能。种类型的电动机是三相异步电动机，额定电压为1060V，额定功率为180KW。时的最大功率可以满足2.0倍的过载能力。机控制器使用6个IGBT作为驱动器的输出功率单元。IGBT在运行期间产生大量的热量，随着温度的增加，其性能逐渐减小，并且如果该结温超过最大电阻，它会被损坏，造成产品损失惨重。此，电机控制器的散热设计是产品质量的关键技术，必须对IGBT进行散热分析和设计。文结合主电路热损耗的技术设计，理论分析和详细计算，分析了功率器件的热传导过程，提出了散热器冷却板的设计要求。热并进行模拟分析。
逆变器的逆变器主电路的主电路的热损失分析是通过所述不受控制的全波整流由边缘发生器产生，以获得DC电压的三相交流电流，该电流传送到控制器通过连续总线的电动机。于车载发电机电压的高波动和在车辆行驶过程中可能发生的满载制动，牵引电动机在制动和减速期间以发电状态运行。生的能量反馈导致DC总线的电压上升。况根据计算，IGBT的耐压必须高于3 kV。时，考虑到双重过载设计和安全裕度，IGBT电流应大于300A。据电压和电流的要求，通过英飞凌产生的半桥IGBT模块用于：FF400R33KF2C与3300伏的耐压，并在80℃下400 A的标称集电极电流的主电路是如图1所示。由三个模块（V1，V2，V3）组成。个模块集成了两个IGBT和两个续流二极管。1电机控制器主电路IGBT损耗的计算电机控制器的主电路是三相桥式拓扑结构。个IGBT的控制模式SPWM模数控制模式：所述脉冲宽度调制信号被发送到控制IGBT桥臂的激活和去激活，和一个正弦电流的频率三相变量控制交流电机的输出扭矩。个IGBT逆变器模块的损耗计算包括IGBT和二极管的导通损耗，以及IGBT和二极管的开关损耗。通状态下的损耗是指器件上的电压和流过IGBT和二极管的电流产生的结果，这部分功率被转换成热量。IGBT和二极管通常在一个周期内导通和关断。使用SPWM正弦波调制，占空比函数的表达式为：f（T）= 1/2（1 MSIN（ωT Φ）），其中M是调制比和Φ对应于调制频率。段。时，在处理的电压和电流的IGBT和二极管被线性处理，恒温阀芯电阻在导通状态和RCE Rd和在导通状态的阈值电压和VCEO VFO而获得，以及旁路状态下损失的计算公式。[2]，见方程式（1）和（2）。失处于接通状态IGBT：在导通状态的二极管损耗：在工程计算，M通常等于1和功率因数1，Ip是逆变器电路的正弦输出电流的峰值主。下部分说明如何使用器件数据获得有效状态电阻Rce，Rd和有效阈值电压Vceo，Vfo，并使用公式计算有源状态损耗（ 1）和（2）。查FF400R33KF2C数据，就可以找到的Vce，Vf与我的曲线，如图2所示。
2 FF400R33KF2C和内部电压降曲线和二极管传导电流图2的左图中虚线表示器件温度测试曲线为125°，表示最坏情况;因此它用于调整计算[1]。调整的线性方程为：Vce = Vceo Rce * I.Rce等于IGBT的导通电阻。取相应的电压2.3V 100A，500A到4.7V，这两个点法计算斜率：RCE =（4.7-2.3）/（500-100）= 0006，并计算VCEO = 1.7; Ip是输出正弦电流的峰值是由电机控制器110A的额定输出电流和峰值电流计算出145 A，通过IP = 150 A.计算通过将这些值代到公式（1），计算出IGBT工作状态下的损耗为103.7W。流电压和所述二极管的电流的曲线示于图2中的右侧，可从图中可以看出，当电流流动是低于400 A，直流电压较高时的温度设备为25°至125°。就是说，损失更大。此，使用调整时的25°曲线的数据，即图中的实线进行计算。调整的线性方程为：Vf = Vfo Rd * I.Rd是等效于二极管导通状态的电阻。实线中，100A对应于1.7V和400A至2.8V。点法计算斜率Rd = 0.0037并计算Vfo = 1.33。仍然是150A。这三个值代入等式（2）得到的二极管的导通损耗为22.6W。
控制周期中，IGBT被激活和去激活一次，并且在激活和去激活阶段期间产生的损耗之和被称为开关损耗。关频率越快，损耗越大。大功率电机控制中，IGBT的开关频率设置为低。
本产品中，开关频率fsw为5K。外，开关损耗还与IGBT控制电路中的栅极电阻有关，并且在搜索期间必须验证符号Rg。于所选的IGBT模块，制造商仅分配一次激活和停用数据，一般符号为：Eon和Eoff。察制造商的数据，可以看出开关损耗的数据是通过测试设备的标称电流和给定电压获得的，并给出了栅极电阻值。前点火时二极管的损耗很低，可以忽略不计。
计算反向切割时的损失。
技术计算中，实际输出电流和实际工作电压应与制造商的测试值[2]成比例（见下面公式的公式（3）和（4））。IGBT开关损耗计算公式：二极管开关损耗计算公式：可以从数据中找到。Vnom的时= 1800V和IP = 150A，发现宙= 300mj，的Eoff = 250mj和根据（3），其中Vdc的时950和IP = 150A，IGBT开关的衰减是462W计算。据表明当Vnom = 1800V且Ip = 150A时，发现Erec = 330md。（4）可以看出，二极管的开关损耗可以计算为277W。行期间单个IGBT模块的总损耗为：= 865W。电动机控制器包括一总的半桥IGBT FF400R33KF2C的3个模块，每个半桥模块包含两个IGBT，使得每个半桥的总损耗为1730W。传导的分析和由电机控制器中的IGBT芯片产生的损耗的计算被转换成热能，其通过矩阵传输到IGBT封装，导致增加这个IGBT外壳的温度。热设计旨在确保IGBT外壳的温度不超过设计温度，从而确保IGBT的稳定可靠运行。IGBT外壳通常有三种形式的散热。功率可以在IGBT上配备散热器，通过空气对流自然消散。果功率很重要，则可以设计风道以加速气流。了便于设计风道，仍有许多热管散热器：IGBT安装在散热器的冷端，热端安装在封闭的风道中。道风由排风扇控制，风速可轻松达到4m / s。上，散热量很大。一种方法是采用循环水散热的方法，将IGBT安装在冷板上，在冷板上放置一个S形管，水流由水泵从冷板排出热量。合采矿自卸车的工作环境，电机控制器的散热方法采用冷板散热的形式。散热分析中，首先介绍了热阻的概念。阻是热流在热流路径中遇到的阻力，反映了介质或介质之间的热传递量，表明由1 W的热量引起的温升，单位为°C / W通过将热耗散于热阻，可以实现传热路径上温度的升高。
计算公式如下：热传导的产物中的路径可以被概括如下：IGBT矩阵的热量被传递到IGBT壳体，所述IGBT壳体的热量被传递到冷板和的热冷板通过水循环排空[3]。可以由图1的等效电路表示。3 IGBT逆变器模块热阻的等效电路在上图中：T型结温表示IGBT可承受的最高温度，此型号为125°。温度高时，IGBT的性能下降并且使用寿命受到影响。际使用一般不超过100°。R模块表示IGBT矩阵与IGBT模块外壳的热阻。参数包含在模型数据中（参见表1）。1：FF400R33KF2C结器件壳体的表1热阻图表根据26 K /千瓦朝散热器对于壳IGBT 18 K /千瓦消散热阻结手提箱每二极管51 K /千瓦的IGBT电阻每二极管36 K /千瓦散热器用于由等式（5）各IGBT模块的温度上升计算的散热器的热阻：IGBT的损耗是566W，它产生的0.566×的温度上升（ 26 18）= 25°C，二极管损耗为299.6W;它产生0.3×（51 36）= 26o的温度升高，可以看出二极管的温升在该工作状态下更高。此，为了确保该IGBT基质的温度不超过100℃时，散热片温度的表面应不超过74℃的单个半桥IGBT模量的损失是1730，乘以工程中使用的安全系数1.3，即2250w。个IGBT半桥的总损耗为2250×3 = 6750w。板的冷却能力不低于6.75kW，热阻不大于：单个模块得到的热阻如下：冷板的设计和条件测试在设计逆变器的冷却板时，必须考虑系统的散热和耐热性，然后进行组合。
计冷却液和进气流量。板材料为铝合金，内部通道采用S型水道。水道具有相同的进水口时，可增加流动扰动和通过对流增加传热系数[4]。个IGBT模块安装在冷却板的中央。却流体通过冷却板的进水口进入，进入冷板内置的通道，最后通过出水口排出。产品的冷板平面如图4所示。中，A，B和C为三个IGBT模块放置区域，A1至A4，B1至B3和C1至C3为温度测试。5显示了测试数据。4冷板平面图图5冷板热阻测试数据在测试过程中，三个发热设备放置在IGBT模块上，每个加热模块都配有电源。连续操作直到热循环的温度后，记录温度。试表明，在与两个模块相邻的点A2和B2处温度最高。
过将最高温度和输入水温之间的差除以每个模块的热功率来计算单个模块在三个速率下的最大热阻。中，流速低于20L / min的最大热阻为9.13K / KW，小于10.67K / KW，符合要求。论本文详细介绍了电动轮电机控制器散热的设计过程和设计。文介绍了如何在工程应用中选择合适的进料器，并结合进料器的特性和产品的操作机理，以提供更精确的理论计算方法，以及如何软化适当的系数。工程应用中确保产品的最终设计。行可靠。时，本文中描述的方法可以应用于其他UPS损耗计算或其他类型的功率器件，以进行热设计和计算。
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