【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力電子器件熱設計，具體涉及一種基于等效電路的風冷型材散熱器熱阻計算方法及裝置。
技術介紹
1、得益于高可靠、低成本、結構簡單、便于維護等優點，風冷型材散熱器在高功率電力電子器件散熱中應用廣泛，采用風機和散熱器組合散熱方式，可以覆蓋電力電子器件功率從數百瓦到數百千瓦時的散熱需求。
2、一般電力電子器件散熱系統中散熱器到環境的熱阻θ(s-a)占系統總熱阻比例最大，減小θ(s-a)是優化電力電子器件散熱系統的主要途徑，計算散熱器總熱阻是其中關鍵。然而，現有的風冷型材散熱器熱阻計算的經驗公式只能反映散熱器的部分結構參數對散熱效果的影響，尤其是在大功率電子設備熱設計中誤差較大，不能對散熱器結構參數和外部冷卻條件等參數進行描述，也未將全部的散熱器外形結構參數納入考慮。
3、因此，亟需一種能夠完整反映散熱器結構參數、外部冷卻條件和外形結構參數的風冷型材散熱器熱阻計算方法。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術提供了一種基于等效電路的風冷型材散熱器熱阻計算方法及裝置，該方法可以對散熱器的外形結構參數進行全描述，解決了現有風冷型材散熱器熱阻計算的經驗公式只能反映散熱器的部分結構參數對散熱效果的影響，不能描述散熱器外形的全部，尤其是在大功率電子設備熱設計中誤差較大的問題。
2、技術方案：一種風冷型材散熱器熱阻的計算方法，包括以下步驟：
3、步驟1、建立風冷型材散熱器的熱阻等效電路，所述風冷型材散熱器包括基板和若干固定于基板上的翅片；
4、步驟2、將基板傳導熱阻、翅片傳導熱阻歸類為傳導熱阻，將翅片對流熱阻歸類為對流熱阻，分別進行計算傳導熱阻和對流熱阻，最終得到風冷型材散熱器的總熱阻。
5、進一步的，每一個所述的翅片相互獨立，具有相同的厚度，等間距排布在基板上。
6、進一步的，步驟1根據熱量傳遞路徑，將各個翅片對應等效電路中的支路相互并聯，形成翅片部分；再將基板傳導熱阻與翅片部分串聯，構成完整風冷型材散熱器的熱阻等效電路。
7、進一步的，步驟2所述的對熱阻等效電路中的熱阻進行計算，首先分別計算傳導熱阻θ1、對流熱阻θ2，最后得到風冷型材散熱器總熱阻θ總，公式為：
8、θ總＝θ1+θ2
9、
10、進一步的，翅片傳導熱阻和基板傳導熱阻作為傳導熱阻θ1，計算公式為：
11、
12、其中，λ為散熱器材料的導熱系數，x1為散熱器的寬度，x2為散熱器的長度，x3為散熱器的總高度，x6為散熱器基板厚度，δ為散熱器的翅片厚度，g為散熱器風道數。
13、進一步的，翅片對流熱阻作為對流熱阻θ2，計算公式為：
14、
15、其中，μ為對流熱阻中的對流換熱系數，st為斯坦登數，k空氣為冷卻空氣的導熱系數，pr為普朗特數，υ為冷卻空氣的動力粘度，ξ為迎風面平均流速，ρ為流體密度，nu為努塞爾數。
16、進一步的，計算得出的風冷型材散熱器的總熱阻，通過代入到電力電子器件散熱系統中，進行器件結溫校驗。所述電力電子器件散熱系統的散熱過程為：
17、(1)熱量從器件的管芯到外殼，再通過對流和輻射消散在環境中；
18、(2)熱量傳遞到到管殼后，通過導熱界面材料將熱量傳導到接觸的散熱器上基板，通過對流和輻射消散在環境中。
19、進一步的，所述電力電子器件散熱系統的總熱阻可表示為：
20、
21、θ(c-a)為器件殼-環境熱阻，θ(c-s)為器件殼-散熱器熱阻，θ(s-a)為散熱器-環境熱阻，θ(j-c)為器件結-殼熱阻，θ(s-a)也即前述風冷型材散熱器總熱阻θ總。
22、進一步的，根據所述風冷型材散熱器總熱阻和所述電力電子器件散熱系統熱阻等效電路，計算校驗器件結溫tj，公式為：
23、tj＝ta+q×θ(j-a)
24、式中，ta為所在環境的溫度，q為器件功耗，θ(j-a)為器件的總熱阻。
25、一種基于等效電路的風冷型材散熱器熱阻計算裝置，包括：
26、等效電路部分，用以建立風冷型材散熱器的熱阻等效電路，所述風冷型材散熱器包括基板和若干固定于基板上的翅片；其中所述基板對應等效電路中的基板傳導熱阻，每個所述的翅片對應等效電路中的一條支路，每條支路包括串聯的翅片傳導熱阻和翅片對流熱阻；
27、熱阻計算部分，用以將基板傳導熱阻、翅片傳導熱阻歸類為傳導熱阻，將翅片對流熱阻歸類為對流熱阻，分別進行計算傳導熱阻和對流熱阻，最終得到風冷型材散熱器的總熱阻。
28、本專利技術提供了一種基于等效電路的風冷型材散熱器熱阻計算方法及裝置，相較于一般的風冷型材散熱器熱阻計算的經驗公式，本專利技術涉及的熱阻計算方法能夠對散熱器結構參數進行全描述；同時加入散熱器材料及外部冷卻條件等因素，快速建立風冷型材散熱器全描述的等效熱阻，完成散熱器設計合理性校驗，是一種能夠完整反映散熱器結構參數、外部冷卻條件和外形結構參數的風冷型材散熱器熱阻計算方法。
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1.一種風冷型材散熱器熱阻的計算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的熱阻計算方法，其特征在于，每一個所述的翅片相互獨立，具有相同的厚度，等間距排布在基板上。
3.根據權利要求2所述的熱阻計算方法，其特征在于，步驟1根據熱量傳遞路徑，將各個翅片對應等效電路中的支路相互并聯，形成翅片部分；再將基板傳導熱阻與翅片部分串聯，構成完整風冷型材散熱器的熱阻等效電路。
4.根據權利要求3所述的熱阻計算方法，其特征在于，步驟2所述的對熱阻等效電路中的熱阻進行計算，首先分別計算傳導熱阻θ1、對流熱阻θ2，最后得到風冷型材散熱器總熱阻θ總，公式為：
5.根據權利要求4所述的熱阻計算方法，其特征在于，翅片傳導熱阻和基板傳導熱阻作為傳導熱阻θ1，計算公式為：
6.根據權利要求5所述的熱阻計算方法，其特征在于，翅片對流熱阻作為對流熱阻θ2，計算公式為：
7.根據權利要求1所述的熱阻計算方法，其特征在于，計算得出的風冷型材散熱器的總熱阻，通過代入到電力電子器件散熱系統中，進行器件結溫校驗；
8.根據權利
9.根據權利要求8所述的器件結溫校驗，其特征在于，根據所述風冷型材散熱器總熱阻和所述電力電子器件散熱系統熱阻等效電路，計算校驗器件結溫Tj，公式為：
10.一種基于等效電路的風冷型材散熱器熱阻計算裝置，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種風冷型材散熱器熱阻的計算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的熱阻計算方法，其特征在于，每一個所述的翅片相互獨立，具有相同的厚度，等間距排布在基板上。
3.根據權利要求2所述的熱阻計算方法，其特征在于，步驟1根據熱量傳遞路徑，將各個翅片對應等效電路中的支路相互并聯，形成翅片部分；再將基板傳導熱阻與翅片部分串聯，構成完整風冷型材散熱器的熱阻等效電路。
4.根據權利要求3所述的熱阻計算方法，其特征在于，步驟2所述的對熱阻等效電路中的熱阻進行計算，首先分別計算傳導熱阻θ1、對流熱阻θ2，最后得到風冷型材散熱器總熱阻θ總，公式為：
5.根據權利要求4所述的熱阻計算方法，其特征在于，翅片傳導熱阻和基板傳導熱...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜戴寧，祝德春，嚴代智，鄧平安，段薇，林元華，靳全，周桂生，尚效周，姚亮，
申請(專利權)人：國電南瑞科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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