近年来，随着电力电子技术的飞速发展，电力电子变流器的功率等级也相应地得到了很大的提高。变流器功率等级的提高会引起电子元器件结温的升高，直接威胁变流器的可靠性运行，尤其是大功率电力电子变流器。对于大功率电力电子变流器而言，其热量的产生、传递和散发直接影响到变流器自身的工作效率，而热量的传递过程与电力电子器件温度有着密切的联系。研究表明，在变流器运行过程中，随着温度的升高，芯片失效率又呈指数增长的趋势，因此，对变流器设备进行有效的热设计是非常有必要的。热设计是电力电子变流器设计的一项重要内容，热设计的好坏关系到设备运行的可靠性和效率。　　 本文从工程实际出发，以本实验室生产完成的ZHS-25000A/300V电化学电源为研究对象，对大功率变流器的热损耗、结温和散热系统的设计和优化进行研究。利用热量传递的三种基本方式对变流器的循环水冷散热系统建立传热数学模型，借助Pro/Engineer软件对水冷散热系统中主要散热部件进行三维模型的设计，并对所设计的模型进行优化，利用所建立的数学和几何模型，采用大型分析软件ANSYS对不同结构的主要散热部件进行仿真，计算并设置水冷散热系统的边界条件，并利用传热学与流体动力学相关理论对仿真结果进行分析。通过分析，双孔铜母线和水冷散热器内部设计为齿状扰流柱时，不仅从理论上增大了换热面积，而且通过仿真发现，其内部流体的流动是比较稳定的，单位时间所带走的热量也大，降低了电子元器件的结温，不会因为局部过热而造成器件的损坏，有利于提高散热效果。同时，有效控制液体冷却散热器各个水流回路的进口水流速度可以增强散热效果。因此，在工程应用中，可以根据循环冷却系统的实际需求，设计散热器的结构和控制进水口速度，提高变流器设备的效率，高效节能。　　 最后，对设计的变流器水冷散热系统进行现场实验。在不同结构和不同边界条件下，测量水冷散热系统各个主要散热部件的温度，并计算单位时间内不同结构和边界条件时散热部件所带走的热量和变流器设备的效率。通过试验，进一步验证了设计模型的正确性，为以后的工程应用提供了理论依据。