《表4“和谐”系列机车车辆牵引变流系统水冷散热器在额定工况下的性能参数》

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《轨道交通水冷散热器的应用现状研究》

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由表4可知，“和谐”系列机车牵引变流系统不同水冷散热器在额定工况下的温升排列顺序（由高到低）为：HXD2（梳齿槽型），HXD3（蜿蜒蛇型），HXD2B（梳齿槽型），HXD1或HXD1C（焊接翅片型），HXD1C（梳齿槽型），HXD1（棱柱型）。其中，HXD1牵引变流系统水冷散热器（棱柱型）的温升最小，热损耗较小，在额定工况下的散热裕量最大，可适应较大的温度波动；HXD1或HXD1C牵引变流系统水冷散热器（焊接翅片型）的单个IGBT热阻非常接近HXD1牵引变流系统水冷散热器（棱柱型）的单个IGBT热阻，考虑到HXD1牵引变流系统水冷散热器（棱柱型）的单个IGBT流量比HXD1或HXD1C牵引变流系统水冷散热器（焊接翅片型）的单个IGBT流量大10%，并且根据前文的分析结果——在相同流量下HXD1或HXD1C牵引变流系统水冷散热器（焊接翅片型）的流阻小于HXD1牵引变流系统水冷散热器（棱柱型）的流阻，说明HXD1或HXD1C牵引变流系统水冷散热器（焊接翅片型）可提高额定流量设计值，使散热性能进一步接近HXD1牵引变流系统水冷散热器（棱柱型）；HXD2B牵引变流系统水冷散热器（梳齿槽型）为双面冷却，温升较高，主要原因是散热器上的单个IGBT器件的热损耗达到了2 500 W，同时散热器热阻也偏高，在极限条件下散热工况恶劣，这说明对于槽道型流道设计不适应双面冷却。根据双面冷却散热密度较大的特点，需要提高流道传热系数才能满足散热需求，因此对于双面冷却的流道设计需通过流道优化，增加扰流，提高对流换热系数。其中，根据文献[10]的研究，采用高效扰流技术可有效提升双面冷却的效果，温升降幅达37%。在这几款水冷散热器中，HXD3牵引变流系统水冷散热器（蜿蜒蛇型）在额定工况下的散热性能最差，根据前文分析，其流阻也是最大的，并且流阻随着流量的增加会急剧增加，在实际运行时难以通过提高流量的方式达到大功率散热的需求，但由于采用单流道，加工简单，成本低，因此推荐使用在散热功率较低和器件数目少的牵引变流系统散热器中。