[發明專利]一種基于粒子群算法的電梯門機驅動器散熱優化方法

在審

• 申請號: 201711211935.4
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107958116A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 張今朝;朱海燕;呂健璐;錢蘇翔
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/00
• 代理公司: 上海市海華永泰律師事務所31302
• 代理人: 包文超

技術領域

本發明涉及電梯門機驅動器的技術領域，尤其涉及一種基于粒子群算法的電梯門機驅動器散熱優化方法。

背景技術

電梯門機是由專用驅動板提供動力，其頻繁工作引起的發熱，需要設計散熱器進行降溫，其構建所用電子元件的性能與溫度息息相關。隨著溫度的上升，電子元件的失效率增加，溫度每上升10℃，電子器件的可靠性就下降一半。據相關文獻統計，電子設備的失效有55％是溫度超過規定值所引起的。目前電子產品集成化程度越來越高，散熱難度也隨著增大。伺服驅動系統作為執行部件，在現代化生產中得到了越來越廣泛的應用，為了確保系統運行的可靠性，有必要對驅動器的散熱器進行優化設計。

國內外研究學者針對功率器件散熱系統的設計做了大量的工作。李玉寶，王建萍等人對矩形肋片散熱器在不同結構參數下的模型進行了自然對流散熱計算，通過對比分析不同模型的溫度和熱阻計算結果，探討了散熱器基板參數和肋片參數對其散熱性能的影響；李爭等人基于有限體積法，對電驅動用功率逆變器進行三維溫度場分析，對比了改變散熱器材料，加風扇以及將2者結合的散熱效果，對逆變器的散熱系統進行了優化設計；董梁，徐偉強，李倩倩等人針對電子電氣設備散熱和均溫的需求，提出了一種新型結構形式的異形整體熱管散熱器：平板熱管形式的蒸發段與具有高肋化比翅片的冷凝銅管集成；郭健忠等人運用ATC方法對某型汽車管帶式百葉窗散熱器進行性能分析及翅片結構優化，建立某型汽車散熱器單周期翅片組模型并對其進行不同風速工況下的三維模擬計算并通過實驗驗證了可行性。申有傳以某公司生產的微型純電動汽車控制器為研究對象，主要從熱力學的角度設計散熱器，并從結構上對散熱器進行優化，最后設計出符合該控制器散熱需求的散熱器。

發明內容

基于上述現象，本發明提供一種基于粒子群算法的電梯門機驅動器散熱優化方法，應用粒子群算法求得當總熱阻和電梯門機驅動器散熱器的工作風量滿足條件時溫度控制在指定范圍內的散熱器參數最優值，得到散熱器最小體積；降低散熱器成本的同時達到最優的散熱效果。

利用電梯門機驅動器散熱器的熱阻模型，通過電梯門機驅動器散熱器的自身熱阻R2和電梯門機驅動器散熱器與空氣的傳熱熱阻R3，計算出總熱阻R；以及電梯門機驅動器散熱器的工作風量，應用粒子群算法求得當總熱阻和電梯門機驅動器散熱器的工作風量滿足條件時溫度控制在指定范圍內的散熱器最小體積；

粒子群算法尋優步驟如下：

S1：開始；

S2：輸入參數；粒子群規模設為10，迭代次數設定100，肋片數量的取值范圍設為(20，60)，肋片厚度范圍設為(0.001，0.01)，散熱器的長度范圍設為(0.062，0.172)；

S3：通過S2計算出總熱阻值R和臨界散熱器的工作風量；

S4：初始化粒子以及粒子速度；

S5：檢查散熱器的工作風量和總熱阻值此，散熱器的工作風量過小或是總熱阻值R過大，執行S4，重新初始化；

S6：適應值計算；

S7：粒子速度更新；

S8：粒子位置更新；

S9：檢查散熱器的工作風量和總熱阻值R，散熱器的工作風量過小或是總熱阻值R過大，執行S7，重新對粒子速度和粒子位置進行更新；

S10：散熱器的工作風量和總熱阻值R在正常范圍內，進行適應值計算；

S11：當前值是否小于局部最優值，如果是進入到S12；如果否，進入到S13；S12：局部最優值更新；

S13：當前值是否小于合局最優值，如果是，進入S14；如果否，進入S15；

S14：全局最優值更新；

S15：是否到迭代閃數或收斂；如果是，進入S16；

S16：輸出全局最優值；

最終得到散熱器結構參數的最優適應解，得到最優散熱器結構；

其中，R＝R2+R3 (1)；

電梯門機驅動器散熱器的自身熱阻：散熱器由n塊一端相連的金屬平板組成，相連一端組成了基板，金屬平板的長寬高分別為L，b，l；電梯門機驅動器散熱器金屬平板內沒有熱源，且熱流是一維和穩定的，由傅里葉導熱方程可得，傳導的熱量：

(2)式中：P為傳導熱量(KCalth/h)，K_s為導熱系數(KCalth/h.m.℃)，A為散熱器的傳熱表面積(m²)，T-t為2端面溫差(℃)，l為金屬平板的高(m)，可得：

單位換算后可得：

Ks為金屬平板的導熱系數；