[發明專利]一種獲取電力半導體器件用強迫風冷散熱器熱阻的方法

在審

• 申請號: 201410209999.0
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104036069A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 趙紹興;霍乾濤;徐春建
• 申請（專利權）人: 國電南瑞吉電新能源（南京）有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種獲取電力半導體器件用強迫風冷散熱器熱阻的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）利用計算機輔助設計軟件建立電力半導體器件和散熱器的幾何模型，形成器件―散熱器組件模型；

2）將所述步驟1）形成的組件模型放置于一長方體冷卻風道內，組成電力半導體器件―散熱器―風道的幾何模型；

3）將所述步驟2）組成的幾何模型輸入到計算流體力學軟件，利用計算流體力學軟件對所述幾何模型進行網格剖分，建立半導體器件—散熱器—冷卻風道的有限體積模型；

4）在計算流體力學軟件中，建立電力半導體器件—散熱器—冷卻風道氣體的物理模型；

5）設定邊界和初始條件；

6）由計算流體力學軟件自動計算氣體流動和熱傳遞過程，包括各處氣體速度分布和溫度分布；

7）達到熱平衡狀態時，讀取給定風速下散熱器的溫度分布；

8）計算散熱器在給定冷卻風速下的熱阻。

2.根據權利要求1所述的一種獲取電力半導體器件用強迫風冷散熱器熱阻的方法，其特征在于，所述步驟1）器件―散熱器組件模型為：電力半導體器件與散熱器采用一面或兩面散熱的方式，即建模時將電力半導體器件與一個或兩個散熱器連接。

3.根據權利要求1所述的一種獲取電力半導體器件用強迫風冷散熱器熱阻的方法，其特征在于，所述步驟2）中，冷卻風道中冷卻氣體由下部進入，從頂部流出，即將長方體冷卻風道下部定義為入口，上部定義為出口。

4.根據權利要求1所述的一種獲取電力半導體器件用強迫風冷散熱器熱阻的方法，其特征在于，所述步驟4）電力半導體器件—散熱器—冷卻風道氣體的物理模型是指：

對電力半導體器件，將其等效為一個發熱體，其單位時間耗散的熱量即功率由該器件的運行參數計算得出；

對散熱器，本身就是熱導體，在其表面存在輻射散熱和與冷卻氣體的對流散熱；

對冷卻風道內的冷卻氣體，將其等效為具有紊流的理想氣體。

5.根據權利要求1所述的一種獲取電力半導體器件用強迫風冷散熱器熱阻的方法，其特征在于，所述步驟5）中，對電力半導體器件，初始條件為耗散功率和初始溫度；

對散熱器，初始條件為初始溫度；

對冷卻氣體，初始條件為入口風速和風溫；

在電力半導體器件和散熱器的界面上，存在接觸熱阻。

6.根據權利要求1所述的一種獲取電力半導體器件用強迫風冷散熱器熱阻的方法，其特征在于，所述步驟7），計算散熱器熱阻的過程中，取電力半導體器件與散熱器連接處的散熱器臺面溫度作為散熱器臺面規定點溫度，取冷卻風道入口處的風溫作為冷卻氣體溫度。