摘要：随着高速列车运行速度的提高,载运工具电气动力系统的容量日益增大。受列车结构与体积的限制,要求牵引变流系统具有更高的集成度和功率密度。这会导致半导体变流器功耗加大,从而使得热流密度急剧上升,直接导致功率器件的关键参数——结温升高——影响系统工作性能。变流系统的温升应该重点考虑,要从设计初始阶段注重电气设备的散热设计,有效控制元件所产生的热流,避免某些元件特别是功率开关的工作温度急剧上升导致整个系统工作不稳定甚至失效。变流系统的散热能力是影响其容量的重要因素。过小的牵引系统容量达不到列车的速度指标要求；过大的牵引系统容量会造成动力的浪费。本文以高速列车变流系统为主要研究对象,研究整流器与逆变器系统的电气损耗及温升分布。分析了变流系统中影响功率器件损耗的因素,研究并建立了一种计算不同电路拓扑下功率器件损耗的方法；在准确计算功率器件损耗的基础上计算了CRH3变流系统的热路中各部分的平均温度,并推导计算出IGBT结温在功率脉冲下随时间的波动情况；采用解析法,进行了IGBT变流器的二维温度场分析,并绘出了温度场分布图；使用FloTHERM热仿真软件分析了变流系统的三维传热情况,利用该软件可良好地模拟周围环境和水流,仿真结果具有很强的直观性,便于设计者快速发现问题,辅助散热设计。变流系统热设计是变流器容量及可靠性设计不可缺少的一部分,继而影响到动车组车型的结构设计和动力配置。文章提出了一套完整的高速列车变流器设计方案,并设计编写了“高速列车牵引变流系统温升仿真与散热分析软件”,为动车组变流器的热设计提供了依据,可减少设计计算量、降低研发成本。