来源：期刊VIP网 时间：
作者：胡静;张晓玉;
单位：天津城建大学能源与安全工程学院;
摘要：针对绝缘栅双极型晶体管（insulate-gate bipolar transistor,IGBT）模块功率密度增大，导致芯片内部关键区域温度不断升高的问题，建立IGBT与水冷板的流固耦合模型，提出了一种IGBT模块水冷板的优化设计方法，并通过有限元仿真和试验验证其有效性。基于IGBT模块的尺寸和发热功率特性，对3种不同尺寸（122 mm×61 mm×20 mm,122 mm×122 mm×20 mm,122 mm×183 mm×20 mm）的水冷板进行仿真分析与优化设计，系统评估散热面积对散热效率的影响规律。在确定最优尺寸的基础上，通过在流道内焊接平直型肋片，并采用正交试验方法得出关键结构参数（流道深度、肋片高度及肋片厚度）的优化方案。结果表明，当流道深度为9 mm、肋片高度为5 mm、肋片厚度为1.5 mm时，优化后的水冷板可使IGBT最高温度降低7.1℃，散热性能得到显著提升。通过不同功率损耗和入口水温条件下的对比试验，得到芯片和基板表面最高温度的变化规律，证实了所提优化方案的有效性。研究为IGBT模块的散热设计提供了新的解决方案，对促进其在新能源发电、智能电网及大功率电力电子系统中的应用具有重要意义。
关键词：IGBT模块;;水冷板;;流道结构;;优化设计
基金资助：天津市科技计划项目(22YDTPJC0020)
