利用

Flotherm 软件分析的光伏逆变器散热设计方

法

　　

1 引言

　　小功率光伏逆变器是小型电力电子设备的典型代表，

IGBT 模块作为逆变器

的核心器件，在运行过程中会产生大量的热，约有

1%～1.5%的有功功率转化

为热能，这部分热量会使其内部集成的功率器件管芯发热、结温升高。若不能及
时、有效地将此热量释放，就会降低系统可靠性，甚至损坏器件。在电力电子产
品小型化趋势下，

IGBT 模块在有限空间的散热设计成为小型光伏逆变器散热设

计的核心，同时系统方案还要兼顾热敏感器件的温升，这就需对散热方案进行
全方位评估。

　　这里通过

Flotherm 软件对小功率光伏逆变器进行系统级热分析和多方案

筛选，对比仿真数据与工程样机实测数据，验证了基于

Flotherm 分析的电力

电子设备散热设计的可行性与可靠度。

　　

2 仿真原理与方案设计

　　

Flotherm 是一款强大的三维 CFD 软件，CFD 的仿真软件基本思想是将原

来在时间域和空间域上连续的物理量的场，用有限个离散点上的变量值集合来
代替，通过一定原则建立起关于这些离散点上场变量间关系的代数方程组，进
行求解后获得场变量的近似值。热设计问题本质在于定量描述热现象，小功率电
力电子设备的散热设计可通过湍流模型描述。

CFD 仿真基本理论为：小型电子

电子设备的散热设计属于不可压缩、常物性、无内热源的三维对流传热问题，结
合传热学和流体动力学基本理论，得出描述该问题的微分方程组。

质量守恒方程为：

　 　 式 中 ：
u，v，w 是
速 度 矢 量

V

在 直 角 坐 标
系

x，y，z

方 向 上 的 分
量

;μ 为 流体

的 粘 性 系 数

;

p 为流体微团所在处的静压力;Fx，Fy，Fz 是体积力在 x，y，z 方向上的分量;

能量守恒方程为：