基于多目标灰狼算法的PCS液冷散热器优化设计

来源：电工电能新技术杂志2025年第5期北京时间：

作者：姚钢， 尤小龙， 周荔丹， 罗承东， 于天佑， 王杰

单位：1.上海电力大学电气工程学院， 上海 200090；
2.上海交通大学电子信息与电气工程学院， 上海 200240

摘要：高海拔地区空气密度小、压强低、对流弱，传统风冷难以满足储能变流器（PCS）散热需求。为提升核心组件—IGBT模块在高海拔地区散热性能，本文首次提出了一种基于多目标灰狼优化算法(MOGWO)的PCS液冷散热器优化设计方法。首先，借助PLECS软件建立中点钳位式（NPC）三电平LCL型并网逆变器仿真模型，计算出IGBT模块总功率损耗，并利用Solidworks绘图软件对IGBT模块进行三维建模。其次，设计一款具有蛇形流道的液冷散热器，分别采用MOGWO、多目标粒子群算法、多目标遗传算法对其内外结构变量参数进行优化，基于上述优化结果建立散热器三维模型。随后，借助有限元ANSYS-Fluent进行流固耦合仿真，仿真结果证明经MOGWO优化后的散热器性能提升幅度最高。最后，基于优化设计进行硬件组装，在高原环境下通过实验验证了设备运行的可靠性。

关键词：高海拔地区； 储能变流器； IGBT模块； 多目标灰狼优化算法； 液冷散热器

基金资助：中核集团领创科研项目（22GFC-JJ12-476）、 国家重点研发计划项目（2021YFB1507200）