[发明专利]一种励磁系统自冷热管散热功率柜的设计方法

权利要求书

1.一种励磁系统自冷热管散热功率柜的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)、确认励磁系统自冷热管散热功率柜性能参数，包括单柜额定励磁电压电流、整流桥类型、脉冲触发方式与散热风道类型；

1.2)、依照励磁系统自冷热管散热功率柜性能要求，计算各主要元器件的最低需求参数：可控硅电气参数、阻容电气参数、快熔电气参数；

1.3)、选取符合最低需求参数要求的备选主要元器件，根据同类型主要元器件的参数及出厂数据计算柜内可控硅整流模块与阻容吸收模块的热功耗；

1.4)、比对备选主要元器件的热功耗值，优选并确认主要元器件；

2.1)、依据元器件发热特性初步拟定多个设计方案的结构制图；

2.2)、搭建各方案励磁系统自冷热管散热功率柜的有限元热分析仿真模型；

2.3)、对比相同参数下励磁系统自冷热管散热功率柜各模块仿真数据，对不同方案的各模块的温度变化趋势进行分析，选取最佳设计方案；

2.4)、根据最佳设计方案生产样柜，并对样柜进行热平衡试验，试验模拟样柜在额定与极限运行状态下的各元器件发热情况，对样柜的设计进行验证，验证样柜设计是否能满足实际运行工况的要求，记录设计技术状态下样柜内部各主要发热元器件的最低平衡温度与最高平衡温度：如果柜内发热元器件最高平衡温度在设计要求范围内，则可认定样机设计合格，可进行投产；如果柜内发热元器件最高平衡温度超出设计要求范围，则可认定样机设计不合格，需根据试验数据优化调整仿真模型，改进设计直至合格。

2.根据权利要求1所述的励磁系统自冷热管散热功率柜的设计方法，其特征在于：在所述步骤1.2)中，需考虑多路并联桥臂退出其中任意一路情况下能保证发电机最大容量励磁电流的1.1倍下连续运行时的可控硅最大通态平均电流：

ITEN=1.1·Ifm2.7206·npmin·kcs]]>

其中，ITEN是可控硅最大通态平均电流，I_fm是发电机额定励磁电流，npmin是最小并联整流桥数量，kcs为均流系数。

3.根据权利要求1或2所述的励磁系统自冷热管散热功率柜的设计方法，其特征在于：需计算可控硅整流及散热模块的热功耗，并通过仿真确定阻容吸收模块发热功率：

PTEN＝PFEN+PonEN+PoffEN

其中，PTEN是单只可控硅导通的总损耗，PFEN是单只可控硅导通的通态损耗，PonEN是单只可控硅导通的开通损耗，PoffEN是单只可控硅导通的关断损耗；

TjEN=Tamb+PTEN1000·(Zth∞+Zhs)]]>

其中，TjEN是单只可控硅导通结温，Tamb是环境温度，Zth∞是单只可控硅稳态热阻，Zhs是散热器的稳态热阻。

4.根据权利要求3所述的励磁系统自冷热管散热功率柜的设计方法，其特征在于，包括：

在所述步骤2.2)中，各方案励磁系统自冷热管散热功率柜的有限元热分析仿真模型的建立过程是：按整柜搭建的3D模型进行多面体体网格划分，根据步骤1.3)中的数据配置可控硅与电阻的标称热耗数据，按各元器件制材特性与表面状态设置热物理特性，设置各连接元器件的接触传热系数，从而建立励磁系统自冷热管散热功率柜的有限元热分析仿真模型。