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25kw碳化硅快速直流充电器的研制(第8部分):热管理

2022-5-12 13:14| 发布者: 闪电| 查看: 101| 评论: 0

摘要: 在本系列的第1部分到第7部分中,我们介绍了一种使用宽电源的25kW快速直流电动汽车充电器的开发onsemi的碳化硅(SiC)电源模块和电源组件组合。在这一部分中,我们将注重热管理的整体设计,提高效率、可靠性,防止早 ...


带有冷却风扇组件和PIM模块的机械和冷却概念草图如下所示图5。

图5。带有散热器和风扇的机械草图和冷却概念。左边是PFC将风扇组件连接到动力传动系接口模块,并向PFC扼流圈吹风。右边是dc-dc转换器级,风扇组件连接到一次和二次PIM。

假设环境温度为30°C(最高),因为设计中没有外壳。范围PFC和dc-dc级热设计不需要使用热模型进行精确的CAD工具模拟某些组件,但使用简单的设计,利用关键组件的功率损失,从热从管理角度出发,并根据现成的散热器设计(非习惯)。


PFC级热设计


PFC阶段热管理的关键部件是三个SiC半桥功率模块和三个PFC电源扼流圈。在测试之前,必须对组件的功率损耗进行分析评估散热器的选择和设计。根据预期损失评估PFC扼流圈的热性能(~27 W/扼流圈)使用在绕组中流动的直流电流进行模拟。PFC扼流圈制造商支持我们通过执行风扇测试。当使用流量为3 m3/s的风扇时,温升小于30°C。该测试结果用于风扇选择。


SPICE模拟的结果用于评估SiC模块中的预期功率损耗(来自第1部分)


3.


[3]). 在最坏的情况下,PIM模块中的总峰值功率损耗在低端达到约240 W场景如图6所示,约为80 W/PIM模块。


根据这些结果,选择了热阻抗Zth为0.2°C/W的冷却风扇组件。用一个功率损失为80 W时,温升应约为16°C(80 W x 0.2°C/W)。自从假设最高室温为30°C,冷却系统的温度应为大约46摄氏度。


正如我们的磁学评估所证明的,风扇冷却将PFC扼流圈的温升保持在30°C以下。带有SiC PIM模块冷却风扇组件的PFC地板规划,将空气直接吹向PFC扼流圈确保整个PFC级的热性能稳定。



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