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功率模块的瞬态热建模:一种N层傅里叶方法

Transient Thermal Modeling of a Power Module: An N-Layer Fourier Approach

作者 Khaled Redwan Choudhury · Daniel J. Rogers
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2020年10月
技术分类 功率器件技术
技术标签 功率模块 可靠性分析 热仿真 有限元仿真
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 瞬态热建模 功率模块 傅里叶级数 热源 温度场 热分析
语言:

中文摘要

本文提出了一种基于傅里叶级数解的矩形N层结构瞬态热模型,该模型适用于顶部具有任意数量矩形热源的结构。由于功率模块可近似为该类结构,该模型能精确估算模块内部的温度场。研究通过与有限元仿真对比,验证了该傅里叶方法的有效性。

English Abstract

A transient model of a rectangular N-layer structure with an arbitrary number of rectangular heat sources on the top surface is obtained by Fourier series solution. As power modules can be closely approximated by this type of structure, the model may be used to accurately estimate the temperature field occurring in such modules. The Fourier-based method developed in this work is compared with a fi...
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SunView 深度解读

该研究提出的N层傅里叶热建模方法,对于阳光电源的组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中核心功率模块的散热设计具有重要意义。相比传统的有限元仿真,该方法在计算效率上更具优势,能够快速评估功率器件在复杂工况下的瞬态温度响应。建议研发团队将其引入功率模块的早期设计阶段,以优化散热结构布局,提升高功率密度产品的热可靠性,从而延长逆变器及PCS产品在极端环境下的使用寿命。