摘要：为综合评估SiC功率模块的液冷冷板散热效果,设计了串联、并联与串并联3种冷板流道结构,从器件温升、系统能效、散热性能3个方面共计10项指标评估了冷板性能,基于ICEPAK仿真分析了液冷系统流场与温度场的稳态分布特征,从节能角度给出了液冷散热方案的工程应用选择与优化建议。研究结果表明,冷板内部串联流道设计的温升与散热性能指标更优,但其能效表现系数仅为并联设计的1/5,散热表现的提升以增加冷板内部压力损失为代价,降低了其能效表现;3种流道设计下,冷却液流量由8.2 L/min提高至24.6 L/min,冷板的能效表现系数分别由1 275,6 407,1 425下降至53.2,258.3,60.6,故提高冷却液流量并非改善散热的首选。实际工程应用中,在器件的温升允许范围内,应优先选择冷板内部的并联流道设计与多冷板间并联的散热方案,以提高散热系统的节能性。

摘要：碳化硅SiC(silicon carbide)器件具备耐高压、低损耗和高热导率等优势,对电动汽车行业发展具有重要意义。提出一种利用大芯片封装的SiC MOSFET功率模块设计,并开展实验分析模块的电气性能;搭建仿真对仅有电特性与电特性和温度负反馈结合这2种情况下模块温度进行对比研究。仿真结果表明,在相同工作条件下,采用大芯片封装设计的SiC MOSFET功率模块导通电流能力更强,温度变化更小,电气性能有所提升。

摘要：提高车规级功率模块的功率密度对电动汽车的性能具有重要意义,而传统功率模块内部采用的二维布局杂散电感大,限制了开关速度与母线电压,影响功率密度的提高。为此,以EconoDUAL封装的IGBT功率模块为对象,使用叠层DBC的方法进行三维布局设计,开发出了1200 V/1200 A的IGBT功率模块;详细介绍了所提功率模块的布局结构,与传统二维布局方法相比,杂散电感下降了58%;同时,对功率模块进行电气性能测试,通过了母线电压800 V下脉冲电流为1200 A的双脉冲实验,证明了模块功率密度的提高。为了在提高功率密度的情况下不影响散热性能,功率模块底部使用了水冷PinFin散热器,并对其进行了散热仿真和结-水热阻的测试,结果表明,IGBT热阻为0.084 K/W,二极管热阻为0.124 K/W,与同封装下商用1200 V/900 A模块相比并无明显差异,证明了所提设计方法的正确性及有效性。

摘要：随着第三代半导体GaN器件技术的不断发展,GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在电子系统中逐步得到了广泛应用。研制了一款小型化L波段300 W GaN脉冲功率模块。研发了满足高压脉冲工作条件的GaN HEMT芯片,采用负载牵引技术进行了器件大信号阻抗参数提取,并以此为基础设计了小型化匹配网络进行阻抗变换。基于高压驱动芯片和开关器件芯片设计了小型化高压脉冲调制电路。测试结果表明,在工作频率990~1130 MHz、工作电压50 V、脉冲宽度100μs、占空比10%下,功率模块脉冲输出功率大于300 W,功率附加效率大于53%,功率增益大于38 dB。功率模块尺寸为30 mm×30 mm×8 mm。

摘要：双面散热(double-sided cooling,DSC)功率模块的结-壳热阻,是其电热设计、状态监测与失效分析的关键性能指标。然而,现有的结-壳热阻模型及其测试标准,仅针对单通道传热的功率模块,难以匹配多通道传热的DSC功率模块,无法识别DSC功率模块的本构热阻信息。首先提出DSC功率模块的本构热阻模型,阐释DSC功率模块本构热阻的物理意义,分析重构单通道传热本构热阻的可行性和唯一性;其次,评估所提本构热阻与传统测试热阻的本质差异。基于商业化DSC功率模块,采用多物理场分析方法,构建DSC功率模块的热阻数据库;然后,基于神经网络学习方法和所构建的数据库,建立DSC功率模块的本构热阻模型,并通过大量训练数据和测试数据的交叉验证及多款DSC功率模块的实测结果,验证神经网络重构本构热阻的泛化能力和兼容能力,为多通道散热功率模块的热阻建模与表征,提供新的研究思路和技术途径。

摘要：阐述电磁干扰对功率模块的影响,设计电磁干扰抑制的方法,分析抑制方法的预期效果。实验结果表明,该方法能显著减少功率模块对电磁环境的干扰,从而提高整体系统的稳定性和性能。

摘要：针对市场上现有同相供电功率模块体积大、能量密度小、散热效果差、维护不方便等缺点,介绍了一种新型同相供电装置功率模块的总体结构设计思路,阐述了该功率模块结构设计的具体细节,对模块散热器进行了流阻和散热有限元分析,对功率模块的装配工艺进行了描述,为同相供电功率模块的优化设计提供了新思路。

摘要：主要研究基于储能电池的H桥功率模块对拖试验相关内容。首先,介绍了主回路和控制回路拓扑设计,每个H桥功率模块直流侧均并联一个储能电池。其次,提出了整个试验系统的保护协调配合与动作原则,主控制器负责总体保护及保护的协调配合,功率模块、水冷系统、BMS负责各自保护。最后,提出有功无功对拖控制策略以及具体试验流程,实现两个功率模块的有功和无功满功率试验。

摘要：针对飞行器大功率电动伺服系统中功率模块散热能力不足的问题,设计了正弦波式微通道热沉,以去离子水为冷却工质对功率模块进行水冷散热。建立该热沉数值模型后,对正弦微通道的周向非均匀传热特性和工作性能开展研究,并探讨了发热功率、进口雷诺数及正弦通道几何参数对热沉传热性能的影响。结果表明,通道壁温及局部热流沿圆周呈非均匀分布,最高温度和热流出现在靠近加热基底的下部中心观测线区域,壁温和热流均随正弦通道几何构型呈现显著的周期性波动,且截面圆周各位置的局部传热系数也出现剧烈波动,周向截面中最大传热系数出现在通道上下中心点位置。低热流下热沉表现出较好均温性,不同热流时Nu和泵功基本一致。随着进口雷诺数增大,热沉均温性、热阻及Nu均得到改善,但所需泵功显著增长。此外,正弦通道幅值和波长均对热沉综合性能产生显著影响。

摘要：基于模块化多电平换流器的柔性直流输电在电力传输领域有着广阔的应用前景,而主回路母线的大电流会在功率模块的铁磁框架中产生涡流损耗,导致不必要的温升。因此文中针对柔性直流输电换流阀的功率模块建立电磁模型,对其进行电磁—热耦合仿真分析,得出了涡流损耗和温度的分布特征。根据仿真结果及相关分析,提出了3种改进温升问题的方法,对功率模块设计具有一定的指导意义。最后通过实验验证了仿真结果的真实性和改进方案的有效性,为今后功率模块的设计制造和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的运行管理提供参考依据。