文献综述
1 课题研究背景及意义
随着汽车的普及，人们的出行变得越来越便利，但随之而来的就是能源和环境问题。中石油集团经济技术研究院的报告指出，中国国内原油年进口量从2003年的9112.63万吨增长到2013年的2.82亿吨，对外依赖度逼近60%[1]。而近年来，随着人口的增长和汽车人均拥有量的增长，中国的原油进口量还在升高。国内原油消耗量以及对外依赖度的增加已经严重威胁到了我国能源战略的安全[2]。放眼全球，石油消耗量更是逐年大幅度提升，如果按照现今的石油消耗量和新发现量的发展趋势，可以预见50年以后将无石油可用。而汽车尾气排放增加带来的全球变暖、温室效应以及大气污染等问题日益加剧，世界各国开始越来越重视新能源汽车的开发与应用。我国发布了电动汽车补贴等相关政策，大力开展新能源汽车的研发与投产。可以说，新能源汽车，尤其是电动汽车，是未来汽车的发展方向。
新能源纯电动汽车行驶过程中无尾气排放，对环境无污染；其能源电能可由煤炭、水能、核能等不同能源转化而来，实现了能源来源的多样化；在停车时无能量消耗，并且可以实现制动能量回馈，提高了能量利用效率[3-5]。因此发展电动汽车是缓解石油短缺、增强我国汽车行业国际竞争力以及发展低碳经济促进节能减排的重要途径[6-7]。
新能源纯电动汽车与传统汽车有着很大的不同，其中最主要的方面就在于新能源纯电动汽车的电驱动系统。电机控制器（MCU）作为纯电动汽车的动力控制与输出系统，是电动汽车的关键部件，它的性能直接影响着电动汽车的动力性、经济性、操纵稳定性和安全性等各项性能。电机控制器主要由三个部分组成[8]：电子控制模块、驱动器和功率变换模块，而IGBT模块更是电机控制器的核心器件[9-13]。
IGBT模块集成度高，单位体积热流密度非常大，在工作期间会产生的大量的热量。如果不能将热量及时有效地排出，将严重影响电机控制器的可靠性[14]。据统计[15-16]，器件的工作温度每升高10℃，器件的失效率是原来的2倍，超过一半的电子设备的失效都是由于温度过高引起的。所以合理有效的散热形式是保证电机控制器可以可靠运行的前提。
目前用于IGBT模块的散热装置，主要分为风冷和水冷两种形式。风冷虽然结构简单、成本较低，但存在散热能力不足的缺点，在电机控制器高功率运行的情况下，更是很难保证电机控制器的正常运作。水冷散热虽然机构相对复杂，但由于其具有很强的散热能力而在电机控制器上有着广泛的运用。所以，在本课题中，便对IGBT模块的水道散热进行结构设计和仿真分析。
同时，薄膜电容也是电机控制器中必不可少的元件。薄膜电容器可以在IGBT模块导通的瞬间为IGBT模块提供有效值和幅值都很高的脉动电流，并且滤除前级整流以及后级IGBT模块产生的高频纹波，所以在设计中还应根据电路周期能量和电压值进行薄膜电容的选型。
3 国内外研究现状
IGBT综合了GTR和MOSFET两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，成为功率器件中强有力的竞争者，被誉为功率变流装置的“CPU”，并备受人们的青睐。目前IGBT的生产还主要集中于美国、日本、德国等工业发达国家。像美国的IR，IXYS，SGS，THOMSONS，MOTOROLA，日本的三菱、东芝、富士、日立以及德国的西门子等公司，IGBT技术成熟，已实现了大规模商品化生产，IGBT产品电压规格涵盖600V-6500V，电流规格涵盖2A-3600A，形成了完善的IGBT产品系列。而国内的株洲中车时代电气、深圳比亚迪、杭州士兰微等公司也有一些研发成果，但基本是从2003年才开始起步，IGBT产业链的搭建还不够完善，在器件设计、工艺技术方面与国际巨头的差距仍较大。而今，IGBT主要向三个方向发展[17]：
