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近年来大功率场控自关断元件IGBT凭借自身优点,在冶金、化工、新能源和轨道交通等领域迅速发展并广泛应用,特别是在中高频高功率应用中几乎占据主导地位。随着IGBT元件的大功率化、高集成化,发热问题愈加突出,对冷却技术的要求也越来越高。为保证IGBT良好运行,本论文对IGBT的传统热管冷却技术加以改进,在理论研究的基础上,设计出一种新型的阵列冷端平面热管散热器,然后对其展开了实验研究,并与传统热管散热进行了对比。具体研究工作如下:1、介绍了国内外IGBT元件的散热冷却研究现状,概述了 IGBT的结构与工作原理,以传统热管散热器的三个传热过程——基板导热、内部相变、冷端散热入手,提出通过改进热管散热器结构来减小某些过程的热阻进而减小其整体热阻的设想。2、结合传热理论提出了一种新型阵列冷端平面热管散热器,设计了其研究单元的结构与尺寸,针对性的选择了热管材质与工质,并完成了加工与制作。3、设计搭建了实验平台,制定了具体实验方案,为得出新型阵列冷端平面热管散热器的传热性能、最佳充液率及均温性,对其进行了相应实验研究,同时将其与传统散热器作了对比。4、为具体分析相关因素对新型散热器的影响规律,实验中采用充液率为5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%,加热功率为 5W、10W、15W、20W、25W、30W、35W、40W、45W,风速为 1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s、2.5m/s、3.0m/s 进行多种组合实验,并在同一工况下与传统散热器进行实验对比,得出以下结论:(1)新型热管散热器总体性能比传统散热器更优,新型散热器最大散热功率为40W、最大当量导热系数为2824W/(m·K),相应传统散热器为30W、1293W/(m·K);(2)新型热管散热器的最佳充液率为15%;(3)新型热管散热器导热系数随加热功率增加而增大,其增速为55.7(W/(m·K))/W,为传统热管散热器的4.5倍;(4)新型热管散热器散热效果随风速增加而增强,风速2.5m/s下45W加热功率的发热块平均温度为95℃,而传统热管散热器加热功率30W的发热块平均温度接近120℃,风速每提高0.5m/s新型热管散热器发热块平均温度降低3℃,而传统热管散热器为2.13℃;(5)新型热管散热器均温性好于传统散热器,15%充液率的新型散热器30W时发热块平均温差为2.96℃,而传统散热器的发热块平均温差为5.1℃;(6)启动温度随充液率提高而提高,2.5m/s风速下充液率由5%增加到20%时,启动温度由42℃提高到52℃,启动时间随加热功率提高而加快,2.5m/s风速下加热功率由10W增加到30W时传统散热器启动时间由250s减小到100s。