變頻器之散熱系統的分析及改善｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	吳俊逸 Chun-yi Wu
論文名稱：	變頻器之散熱系統的分析及改善 Improvements on the Cooling Performance of Low Power Inverter
指導教授：	洪俊卿 Jin-Tsing Hong
口試委員:	管衍德 none 陳恩宗 En-Tsung Chen
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 機械工程系 Department of Mechanical Engineering
論文出版年：	2005
畢業學年度：	93
語文別：	中文
論文頁數：	189
中文關鍵詞：	ICEPAK 、電子冷卻
外文關鍵詞：	Cooling system, ICEPAK
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變頻器是將直流電源轉換成交流的功率轉換器(DC-to-AC Power Converter)，廣泛的應用於各種工業產品上，如交流電動機速度控制，家電產品(冷氣機、洗衣機、跑步機……等等)及UPS 不斷電電源供應器等。現今自動化產業界在開發小馬力數（小於3 馬力）的變頻器時由於講究成本低、體積小，造成製造商在機構與散熱設計上頭疼的問題。
本研究主要是以Icepak 建立數值模型進行模擬分析並將模擬結果與實測結果作比對，以確定模型的正確性。再進一步分析變頻器散熱系統之熱場及速度場分布狀況，以此觀察系統中散熱不良之處。針對系統散熱不良之處提出改善方法，經由改善案的模擬與分析來找到本系統最佳的散熱設計。

Small horsepower Dc-to-Ac power converters（less than 3 horsepowers）are widely used in various industrial products, such as motor speed control,UPS power supply, and home appliances. This study employs the commercial electronic cooling package-Icepak to setup an analysis model for a small commercial power converter. The flow and temperature fields are determined and studied computationally. The surface temperature at several critical
electronic components obtained numerically are compared with values measured experimentally. It is shown that the computational model can give satisfactory results. In order to improve the performance of the converter,several improvements on the basic design are proposed and studied computationally and the best design among these proposed models are suggested.

摘要......................................................I
Abstract..................................................II
致謝......................................................III
目錄.......................................................V
圖索引.....................................................IX
表索引.....................................................XV
符號索引...................................................XVII
第一章、緒論...............................................1
1 前言...................................................1
2 研究目的...............................................2
第二章、基本理論介紹.......................................4
1 熱傳遞.................................................4
2 變頻器（Inverter）基本原理.............................8
3 IGBT簡介...............................................11
4 散熱系統之基本理論.....................................13
5 散熱器系統論文回顧.....................................14
6 熱網路模型.............................................17
6.1 熱傳導...............................................19
6.2 熱對流...............................................24
第三章、數值模擬介绍.......................................26
1 CFD及CAE...............................................26
2 熱流分析軟體 Fluent Icepak 簡介........................26
3 模擬分析流程...........................................26
4 數值分析概論...........................................27
4.1 統御方程式...........................................29
4.2 紊流模式.............................................29
5 數值模型之建立.........................................30
5.1 系統元件參數設定.....................................31
第四章、研究方法及進行步驟.................................64
1 變頻器系統模擬.........................................64
1.1 數值模擬系統之參數設定...............................65
2 基礎模型之模擬.........................................70
2.1 質量守恆.............................................71
2.2 能量守恆.............................................73
3 實驗量測與數值模擬之對照...............................73
3.1 模型簡化之動機.......................................76
4 簡化後的變頻器模型A....................................76
4.1 簡化模型A與基礎模型的比較............................77
4.2 數值模擬系統之參數設定...............................65
5 簡化後的變頻器模型B....................................79
5.1 簡化模型B與基礎模型的比較............................80
6 簡化後的變頻器模型C....................................82
6.1 簡化模型C與基礎模型的比較............................83
第五章、結果與討論.........................................86
1 基礎模型模擬結果分析...................................86
2 增加Main Board與Control Board之間高度的影響（改善一）..94
3 端子台後方設置小風扇的影響（改善案二）.................102
4 系統側邊設置小風扇（改善案三）.........................109
5 系統背面設置小風扇（改善案四）.........................117
6 端子台後方設置小風扇和系統兩側開孔（改善案五）.........124
7 在Main Board上破孔（改善案六） ........................131
8 Main Board破孔及增加導流板（改善案七）.................137
9 IGBT模組散熱片之後方兩側開孔（改善案八）...............143
10 風扇出風處增加導流板及阻風罩的影響（改善案九）........149
11 散熱片後方兩側開孔並增加風扇進風面積（改善案十）......156
12 十組改善案分析比較....................................161
第六章、結論與建議.........................................164
1 結論...................................................165
2 建議...................................................166
參考文獻...................................................167

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 2100/01/01 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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