(整理)高压变频器散热与通风的设计
大功率高压变频器的散热解析

大功率高压变频器的散热解析散热计算:高压变频器在正常工作时,热量来源主要是隔离变压器、电抗器、功率单元、控制系统等,其中作为主电路电子开关的功率器件的散热、功率单元的散热设计及功率柜的散热与通风设计最为重要。
对IGBT或IGCT功率器件来说,其pn结不得超过125℃,封装外壳为85℃。
有研究表明,元器件温度波动超过±20℃,其失效率会增大8倍。
散热设计注意事项:(1)选用耐热性和热稳定性好的元器件和材料,以提高其允许的工作温度;(2)减小设备(器件)内部的发热量。
为此,应多选用微功耗器件,如低耗损型IGBT,并在电路设计中尽量减少发热元器件的数量,同时要优化器件的开关频率以减少发热量;(3)采用适当的散热方式与用适当的冷却方法,降低环境温度,加快散热速度。
排风量计算:在最恶劣环境温度情况下,计算散热器最高温度达到需求时候的最小风速。
根据风速按照冗余放大率来确定排风量。
排风量的计算公式为:Qf=Q/(Cpρ△T)式中:Qf:强迫风冷系统所须提供的风量。
Q:被冷却设备的总热功耗。
Cp=1005J/(kg℃):空气比热,J/(kg℃)。
ρ=1.11(m3/kg):空气密度。
△T=10℃:进、出口处空气的温差。
根据风量和风压确定风机型号,使得风机工作在效率最高点处,即增加了风机寿命又提高了设备的通风效率。
风道设:串联风道是由每个功率模块的散热器上下相对,形成上下对应的风道,其特点由上下多个功率单元形成串联的通路,结构简单,风道垂直使得风阻小;但由于空气从下到上存在依次加热的问题,造成上面的功率单元环境温差小,散热效果差。
并联风道中从每个功率单元的前面进风,对应的进风口并联排列,在后面的风仓中汇总后由风机抽出,同时整个功率柜一般采用冗余的方法,有多个风机并联运行,整体散热效果好,并提高了设备的可靠性。
但柜体后面要形成风仓,增大了设备的体积,同时由于各个功率单元后端到风机的距离不同,使得每个功率单元的风流量不一致,是设计的难点。
变频柜通风散热的设计方法

变频柜通风散热的设计方法一、散热问题变频器的发热是由内部的损耗产生的。
在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主,约占98%,控制电路占2%。
为了保证变频器正常可靠运行,必须对变频器进行散热我们通常采用风扇散热;变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走,若风扇不能正常工作,应立即停止变频器运行;大功率的变频器还需要在控制柜上加风扇,控制柜的风道要设计合理,所有进风口要设置防尘网,排风通畅,避免在柜中形成涡流,在固定的位置形成灰尘堆积;根据变频器说明书的通风量来选择匹配的风扇,风扇安装要注意防震问题。
二、电磁干扰问题I. 变频器在工作中由于整流和变频,周围产生了很多的干扰电磁波,这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰,而且会产生高次谐波,这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络,从而影响其他仪表。
如果变频器的功率很大占整个系统25%以上,需要考虑控制电源的抗干扰措施。
II.当系统中有高频冲击负载如电焊机、电镀电源时,变频器本身会因为干扰而出现保护,则考虑整个系统的电源质量问题。
三、防护问题需要注意以下几点I.防水防结露:如果变频器放在现场,需要注意变频器柜上方不的有管道法兰或其他漏点,在变频器附近不能有喷溅水流,总之现场柜体防护等级要在IP43以上。
II. 防尘:所有进风口要设置防尘网阻隔絮状杂物进入,防尘网应该设计为可拆卸式,以方便清理,维护。
防尘网的网格根据现场的具体情况确定,防尘网四周与控制柜的结合处要处理严密。
III.防腐蚀性气体:在化工行业这种情况比较多见,此时可以将变频柜放在控制室中。
四、变频器接线规范信号线与动力线必须分开走线:使用模拟量信号进行远程控制变频器时,为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰,请将控制变频器的信号线与强电回路(主回路及顺控回路)分开走线。
距离应在30cm 以上。
即使在控制柜内,同样要保持这样的接线规范。
该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。
变频器散热与散热

变频器散热与散热变频器是一种能够调节电机运行速度的电气装置,广泛应用于工业生产和机械设备中。
然而,由于变频器工作时会产生大量热量,散热成为了一个重要的问题。
本文将探讨变频器散热的原理和方法,以及如何提高散热效果,保障变频器的正常运行。
一、散热的重要性在变频器工作过程中,电子元件会产生热量,如果散热不及时,温度将逐渐升高,可能会导致变频器内部元件的失效甚至损坏。
因此,合理的散热设计和措施是确保变频器正常运行的关键。
二、散热原理1. 热传导:通过直接接触,将热量从高温区域传递到低温区域。
变频器通常采用导热材料,如铝制散热片或散热器,来帮助热量传导。
2. 对流散热:通过液体或气体的流动,将热量带走。
变频器通常采用风扇或风道进行对流散热,将热量快速地带走。
3. 辐射散热:通过辐射热量的方式进行散热。
变频器通常采用散热片来增加散热面积,提高辐射散热效果。
三、散热设计与方法1. 外壳设计:变频器外壳应采用导热性能良好的材料,如铝合金。
外壳的表面积应适当增加,以增加辐射散热的效果。
2. 风扇散热:在变频器外壳上设置风扇,通过强制对流的方式加速热量的散发。
风扇的选型要符合散热需求,确保风扇的风量和噪音都能满足要求。
3. 风道设计:风扇散热时,风道的设计也非常重要。
合理的风道设计可以提高风流的速度和方向,增加散热效果。
4. 导热材料:变频器内部的散热片和散热器应采用导热性能好的材料,如铝、铜等,以提高热传导效果。
5. 空间布局:在变频器的安装中,应合理安排变频器与其他设备的间距,避免热量的相互干扰。
6. 温度监控与保护:在变频器的设计中,应考虑温度监控和保护机制,如果温度超过安全范围,及时停机或降低负载,避免设备损坏。
四、提高散热效果的措施1. 减少负载:合理调整变频器的输出功率和频率,降低负载,减少能量转化为热量的程度。
2. 防尘处理:变频器内部元件的散热效果容易受到尘埃和杂质的影响,应定期清洁和防尘处理。
3. 避免过度密封:如果变频器处于封闭的环境,应注意避免过度密封,以保证散热的通畅。
电厂 高压变频器电气室冷却方式节能解决方案

.高压变频器电气室冷却方式节能解决方案一、概述随着电力电子技术与交流变频技术的成熟,大容量高压变频调速技术、SVC、SVC等得到广泛应用。
设备在正常工作时部分电能通过电子元器件、电器设备(如功率单元、隔离变压器、电抗器、电容器等)转换成热能的形式,因此设备冷却散热问题是设备稳定和安全运行的重要环节之一。
大功率热源设备常用的运行环境冷却方式有:强制空气冷却、循环水冷却、热管换热冷却和空调冷却等。
因强制风冷粉尘较大,已逐步淘汰;空调冷却因购置成本及运行费用、维护费用较高也较少采用;热管散热因成本太高、效果不是很理想,基本不采用。
二、高压变频器电气室通风散热方式电力电子技术集成电气设备,对运行环境有一定要求,通常运行环境要求:+5 —+40 ºC, 湿度<95%, 无凝露,无粉尘,所以用户在安装设备时会将设备安装在封闭的房间内,以保证设备稳定、安全、可靠的运行。
但是设备内部带出来热量不排出室内或耗散,热量就会在室内聚集造成室温升高,这样就会影响设备的正常运行及设备的使用寿命。
如何解决电气室热量散热的问题就成为设备应用中的一个课题。
现以高压变频设备为例,常用的方式有三种:①通风管道散热(强制空冷):通过管道把热空气直接排出室外,变频器抽取室外空气。
②空调制冷散热方式:室内安装空调,通过空调制冷降温。
③空-水冷装置散热方式:室外安装空-水冷装置。
通过引风管道将变频器内部带出来热量引至空-水冷装置进行热交换,然后降冷却降温后的冷风引回变频器室。
如下图:室内室外空-水冷装置散热方式1、空-水冷散热装置基本原理空-水冷却系统是一种利用高效、环保、节能的冷却系统,其应用技术在国内处于领先地位。
其外形及原理如上图所示,从变频器出来的热风,经过风管连接到内有固定水冷管的散热器中,散热器中通过温度低于33℃的冷水,热风经过散热片后,将热量传递给冷水,变成冷风从散热片吹出,热量被循环冷却水带走,保证变频器控制室内的环境温度不高于40℃。
高压变频器的通风与散热设计

高压变频器的通风与散热设计摘要:在石油、化工、电力、煤矿等工业生产领域对变频器的可靠性要求极高。
影响变频器可靠性的因素很多,通风散热是重要因素之一。
因此,解决好变频器设计过程中的散热与通风是一个至关重要的环节。
散热能力决定变频器的输出电流能力,从而影响输出转距能力,为此就要优化散热与通风方案,进行合理设计,实现设备的高效散热,这对提高设备的可靠性是很重要的。
高压变频器工作时的热量主要来源于隔离变压器、电抗器、功率单元和控制系统等,其中功率器件、功率单元及功率柜的散热与通风设计最为重要。
关键词:高压变频器;散热与通风;设计一、功率单元散热功率单元中的元器件主要包括整流二极管、IBGT模块、电容、快速熔断器、母线开关器件驱动电路以及其它一些保护电路等。
除二极管整流模块与IGBT模块外,其余元器件由于在功率单元中通过支架等方式安装,在保证足够的空间距离与必要轻微空气的对流的条件下,已能满足其散热要求。
因此功率单元的散热设计主要考虑二极管整流模块与IGBT模块的散热要求即可。
功率器件的损耗功率所产生的温升需由散热器来降低,通过散热器增加功率器件的导热和辐射面积、扩张热流以及缓冲导热过渡过程,直接传导或借助于导热介质将热量传递到冷却介质中,如空气、水或水的混合液等。
目前在高压变频器中主要用到的冷却方式为强制空气冷却、循环水冷却和热管散热器冷却。
由于空气冷却比较简单,不存在热管散热的复杂性及水冷的凝露问题,所以在通常情况下大多都会首先选择空气冷却。
空气冷却用的散热器通常是一块带有很多叶片的良导热体,散热器热阻估算公式如下:式中:k为散热器热导率;d和A分别为散热器的厚度和面积,分别以cm和cm2表示;C为一个与散热器表面和安装角度有关的修正因子。
此式在空气温度不超过45℃时成立,通常利用式(1)估算散热器的散热能力。
二、散热器的选择及注意事项功率器件是大多数电子设备中的关键器件,其工作状态直接影响到整机的可靠性及稳定性。
变频器通风散热几种方式

常见的变频器散热方式
①风道方式(注意进风口及出风口,材质:白铁皮0.5~0.8mm)
安装要求:
●风道出口面积不小于变频器风机出口面积的总和;
●风道出口处距地面高度要略低于变频器风机出口距地面(水平面)的高度;
●风道出口平面与墙体外表面应保持距离约20~50cm;
●风道出口处要有防护网,防尘孔直径应不大于10mm,可采用“上边缘长出
下边缘10cm”方式(此方式适用于用户墙外有足够的顶沿);或做风道弯头以防雨/雪水倒灌,或飞禽/飞絮进入(此方式适用于外裸墙、无顶沿或顶沿较高且短的情况);
●变频器风机在与风道连接时风机上的防尘网不允许摘除;
●风道穿过墙体处,风道边缘与墙体间不能有间隙;
●风道出口禁止朝向上方,具体朝向视现场情况而定(原则上不能有风阻)。
●变频器后侧与墙体距离大于3m时,风道下侧应有支架支撑。
●结构选用角钢支架外包铁皮较为牢固,外观着色要与柜体一至,美观大方。
●若选择安装风道,必须考虑现场进风条件。
若无进风条件,可视对流情况在
墙上开进风孔,开孔尺寸要求不少于风机总出风口的1.2~1.5倍,进风口加装过滤网
②空调制冷方式(注意空调功率选择,价格基本上为1000元/匹)
注意事项:
●空调尽量选落地式空调。
●根据房屋面积选择空调的大小,具体如下:
空调匹数=(变频器额定功率X4%/2.5)X0.75
③空调与风道组合方案(由于停机时易产生凝露,一般不推荐此方式)
注意事项:
●空调大小可为上面②方案中的1/3—1/4,但必须注意:变频器停机后必须停
空调或不停风机,以防止产生柜内凝露现象。
高压变频器 散热方案

高压变频器散热方案
高压变频器是目前工业中应用广泛的电气设备之一。
然而,随着
功率的增加,高压变频器的散热问题越发重要。
散热不良会影响设备
性能、寿命等问题,因此,如何采用合理的散热方案,成为研制高压
变频器的一项重要课题。
首先,我们需要了解高压变频器散热的原因。
在高压变频器使用
过程中,由于能量转换的原因,会产生大量的热量,如果不能及时有
效地散热,就会造成设备内部温度过高,增加电子元件的损坏风险,
从而影响设备的稳定性和可靠性。
其次,针对高压变频器的散热问题,我们可以采取以下几种方案:第一,增加散热面积。
可以通过增大散热器的面积、添加散热片等方
式来增加散热器的散热面积,从而提高散热效率。
第二,增加风量。
可以增加风扇的转速、增加风口的数量等方式来增加风量,提高散热
效率。
第三,改善散热材料。
可以改用热导率高、传热系数大的散热
材料来改善散热效果。
例如,可以使用铝合金、铜等材料制作散热器,增加其散热效果。
最后,我们还可以采用一些技术手段来进一步提高高压变频器的
散热效率。
例如,可以采用风道导流技术、风扇重选技术等,通过技
术手段来提高散热效率,避免设备故障的发生。
综上所述,对于高压变频器的散热问题,我们可以通过增加散热
面积、增加风量、改善散热材料以及采用技术手段等方式来解决。
同
时,我们也需要在实际应用中进行详细的技术调试和优化,以达到最佳的散热效果。
相信,借助科技的力量,我们一定能够研制出更加稳定可靠的高压变频器。
高压变频散热及常见注意事项

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风道设计注意事项
在设计风道的时候,注意因压力 损失而引起的系统风量损失; 在条件允许的情况下,风道截面 接近正方形有利于减少阻力; 在风道截面变化以及转弯的时候, 应按照右图设计。
11
风道风管压力损失主要影响因素:
风管的压力损失∆P=∆Py+∆Pj;
∆Py沿程压力损失:主要由于摩擦引起 主要与沿程阻力系数(风管材料)、风道长度、风速、风道形状及 面积、空气密度有关。
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三、空气水冷器散热
对于电厂、化工等行业有大量循环水或冷冻水的现场,宜采用空 气水冷器散热方式。空气水冷却系统(简称空冷器)是一种利用高 效、环保、节能的冷却系统,其应用技术在国内处于领先地位。 从变频器出来的热风,经过风道连接到内有固定水冷管的散热器 中,散热器中通过温度低于33℃的冷水,热风经过散热片后,将 热量传递给冷水,变成冷风从散热片吹出,热量被循环冷却水带 走,保证了变频器控制室内的温度恒定。其外形及原理如下图所 示:
高压变频散热及常见注意事项
技术服务部 2014年11月
1
高压变频器运行环境要求
高压变频调速统采用移相变压器和大功率高频电力电子元件,其 发热量较大,系统约3%~4%的功率以发热形式消耗;同时运行环 境的温度影响系统运行的稳定性及功率元件的使用寿命,环境温 度每升高10K、其使用寿命将减少一半,因此为了使变频器能长 期稳定和可靠地运行,对变频器的安装环境温度要求很严格:温 度范围:-5oC至+45oC,温度变化应不大于5K/h ,一般建议运行 环境温度控制在25oC为宜; 针对不同的安装环境,现总结出几种常用变频器散热方式共大家 参考:风道散热、空调散热、空气水冷器散热、风道+空气水冷器 散热、风道+空调散热、水冷冷水机组散热。
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高压变频器散热与通风的设计硬件2009-06-02 10:56 阅读52 评论1字号:大中小1、引言在电力、化工、煤矿、冶金等工业生产领域要求高压变频器有极高的可靠性。
影响高压变频器的可靠性指标有多项,其中在设计过程中其散热与通风是一个至关重要的环节。
目前高压变频器有高-低-高式、元件直接串联式、中点箝位多电平式、单元级联式等多种方式,一般来讲,上述各种方式的高压变频器,其效率一般可达95~97%;但由于设备功率大,一般为mw级,在正常工作时,仍要产生大量的热量。
为保证设备的正常工作,把大量的热量散发出去,优化散热与通风方案,进行合理的设计与计算,实现设备的高效散热,对于提高设备的可靠性是十分必要的。
高压变频器在正常工作时,热量来源主要是隔离变压器、电抗器、功率单元、控制系统等,其中作为主电路电子开关的功率器件的散热、功率单元的散热设计、及功率柜的散热与通风设计最为重要。
2、功率器件的散热设计通常对igbt或igct模块来说,其pn结不得超过125℃,封装外壳为85℃。
有研究表明,元器件温度波动超过±20℃,其失效率会增大8倍。
功率器件散热设计关乎整个设备的运行安全。
2.1 在进行功率器件散热设计时应注意的事项(1)选用耐热性和热稳定性好的元器件和材料,以提高其允许的工作温度;(2)减小设备(器件)内部的发热量。
为此,应多选用微功耗器件,如低耗损型igbt,并在电路设计中尽量减少发热元器件的数量,同时要优化器件的开关频率以减少发热量;(3)采用适当的散热方式与用适当的冷却方法,降低环境温度,加快散热速度。
以目前最常见的单元级联式高压变频器为例,对其中一个功率单元为例进行热设计。
功率器件采用igbt,其电路如图1所示。
2.2 损耗功率的估算在设备稳态运行时,功率单元内整流二极管、igbt、续流二极管总的功率损耗即为散热器的耗散功率。
因此热设计的第一步就是对上述器件的总功耗进行估算。
图1 功率单元电路图(1)igbt的功率损耗一般包括通态损耗、断态损耗、开通损耗、关断损耗和驱动损耗,在估算时主要考虑通态损耗、开通损耗与关断损耗;每一个igbt的通态损耗:每一个igbt的开关损耗:(2)对续流二极管来讲,主要估算它的通态损耗与关断损耗;通态损耗:关断损耗:(3)整流二极管在低频情况下的损耗功率主要为通态损耗,确定其通态功耗的简便方法是从制造厂给出的通态损耗功率与通态平均电流关系曲线直接查出。
上述功率单元总的功耗为:p=(pss+psw)×4+pd×6(5)2.3 稳态下的结温计算结温的计算是建立在如图2所示的简化热阻等效电路的基础上的。
上述功率单元的简化热阻等效电路如图2所示。
图2 igbt的热阻等效电路图图2中:rθ(j-c)是器件结到管壳基准点稳态热阻,由制造厂家提供,一般在数据表中给出上限值或给出瞬态热阻曲线取t→∞的稳态值;rθ(c-a)是管壳未通过散热器直接到空气的热阻,通常不考虑;rθ(c-s)是管壳到散热器的触热阻,通常由制造厂家在数据表中给出;rθ(c-a)是散热器基准点到环境基准点的热阻,其值由散热器形式、尺寸和冷却方式决定;ta是环境温度。
(1)静态热阻在热平衡条件下对于器件的热阻:2)瞬态热阻由于电力电子器件工作在周期性的开关状态,就需考虑其瞬态热阻所造成的结温波动是否超过最大结温。
瞬态热阻反映散热途径中热载体的热阻和热容量的综合效果。
瞬态热阻抗可由下式求得:通常处于周期性脉冲功耗负载下的平均和最大结温可以参考厂家所给出的瞬态热阻曲线来计算。
如图3示出了eupc型号为bsm400ga120dlc的igbt模块瞬态热阻曲线zthjc=f(t)。
图3 igbt模块瞬态热阻曲线(3)稳态下的结温计算通过上述方法分析得到整个功率单元所有的功率损耗,然后按照下式计算电力电子器件的结温或计算散热器的热阻。
同时在计算热阻时,应考虑到损耗功率的波动与负载的波动;即在考虑结温的平均值的同时,应考虑到其波动的幅度。
通常情况下,需保证在给定条件下所出现的最高结温不大于其最大定额150℃,计算稳态结温时考虑留出5℃的裕度。
3、功率单元的散热冷却设计功率单元中的元器件主要包括整流二极管、igbt (或igct)模块、电容、快速熔断器、母线开关器件驱动电路以及其它一些保护电路。
除二极管整流模块与igbt模块(igct)外,其余元器件由于在功率单元中通过支架等方式安装,在保证足够的空间距离与必要轻微空气的对流的条件,已满足其散热要求。
因此功率单元的冷却设计主要考虑二极管整流模块与igbt模块(igct)的散热要求。
功率器件的耗散功率所产生的温升需由散热器来降低,通过散热器增加功率器件的导热和辐射面积、扩张热流以及缓冲导热过渡过程,直接传导或借助于导热介质将热量传递到冷却介质中,如空气、水或水的混合液等。
目前在高压变频器中常用到的冷却方式为强制空气冷却、循环水冷却、热管散热器冷却。
3.1 强制空气冷却强制空气冷却用的散热器通常是一块带有很多叶片的良导热体,散热器热阻(r(s-a))估算公式:式(9)中:k为散热器热导率;d和a分别是散热器的厚度和面积,分别以cm和cm2表示;c是一个与散热器表面和安装角度有关的修正因子。
此式在空气温度不超过45℃时成立。
值得注意的是,散热器的制造工艺会影响到其导热系数,如铸造铝合金、挤压成型或钎焊散热器应区分考虑。
同时在选配散热器时应考虑:散热器根部厚度应满足热的传导;翼片的数目与波纹在保证最大散热面积的前提下不至于产生太大的流体阻力;翼片的高度与厚度之间的比例要合理。
如要保证散热有较大的裕量,增大散热器的长度是一个较好的选择。
3.2 循环水冷却高压变频器采用循环水冷却方式可以大大提高散热效率,使得单位功率的体积小,可极大的减小整机的尺寸。
与强制空气冷却相比,散热器表面与流体的温差比较小,一方面可以提高功率,另一方面可以降低芯片的温度,提高其寿命。
但采用循环水冷却方式需要有水循环与处理设备,增加了设备的复杂程度。
采用该方式时,应注意为防止纯水会引起生锈与结冻,一般采用水与醇混合。
混合比例会影响到冷却液的热阻,当混合比例为50%时,其热阻一般增大50%。
正常情况下应保证水的流速不小于8升/分。
在高温湿热的环境中,由于空气中的相对湿度比较高,当冷却表面的温度低于露点时,水冷散热器会引起凝露现象,由此可能造成器件的绝缘破坏。
因此水冷式高压变频器对环境要求要高一些。
通常水的凝固点为0℃,根据标准要求,额定温差为5℃,因此工作温度不应低于5℃;同时相对湿度≤90%(25℃),相对湿度变化率应≤5%/h。
3.3 热管散热器热管散热器是采用水或其它传热流体为冷却介质,密封在具有毛细结构的铜管内的沸腾散热器。
功率器件产生的热量通过散热器传导给流体,流体汽化后扩散至整个铜管,以散热片散热冷却成水后回流到吸热面。
热管散热器具有传热能力强、均温能力优良、热密度可变、无外加设备、工作可靠、结构简单,重量轻、不用维护等优点,一般适用于大功率、分立元件的场合;在一些特殊的生产工况如粉尘比较多的地方(煤矿、焦化厂、部分化工厂)可以采用热管散热器,因为可以做到整个功率变换部分的密闭性。
国内的电力电子变换器行业多年前已采用热管散热器。
如df4型电传动内燃机车的电力整流柜改用热管替换原有的纯铝散热器;上海威特力焊接设备制造有限公司在400a以上的逆变焊机中每台都用热管散热器为igbt和二极管散热。
但目前还未见到采用热管散热的高压变频器。
考虑到上述几种散热方式,热管散热应是首选的考虑。
3.4 其它注意事项高压变频器无论采用何种冷却方式,器件在散热器上安装时应注意其安装位置。
器件在散热器上的布局应注意以下几点:(1)散热器的中心位置热阻最小;(2)在同一个散热器上安装多个功率器件时,在考虑各个器件发生的损耗情况的基础上,决定安装的位置,对产生大损耗的器件应给予最大的面积;(3)安装模块的散热器表面,应注意螺钉位置间的平面度控制在100以内,表面粗糙度控制在10以下,表面如有凹陷会直接导致接触热阻的增加;(4)为使接触热阻变小,在散热器与功率元件的安装面之间应均匀涂敷散热绝缘混合剂,并施加合适的紧固力矩,使器件外壳对散热器的接触热阻不超过数据手册要求的值。
4、整机的散热与通风设计高压变频器常风的冷却方式主要为散热器强制风冷、循环水冷却和热管冷却等。
因强制风冷方式简单,不存在水冷时的凝露问题,以及热管散热器设计的复杂性,在确定合适的通风结构的情况下,一般采用此种方式。
采用强制风冷方式需要在结构设计时考虑散热风道。
散热风道的设计应在充分考虑单元散热的要求下,应尽量优化。
常见的多电平串联方式的高压变频器,从结构上分为功率柜体、变压器柜、控制柜。
功率柜风道设计通常有两种方式:串联风道和并联风道。
4.1 串联风道串联风道是由每个功率的散热器上下相对,形成上下对应的风道,其特点由上下多个功率单元形成串联的通路,结构简单,风道垂直使得风阻小;但由于空气从下到上存在依次加热的问题,造成上面的功率单元环境温差小,散热效果差。
其结构如图4所示。
图4 功率柜风道结构图4.2 并联风道并联风道中从每个功率单元的前面进风,对应的进风口并联排列,在后面的风仓中汇总后由风机抽出,同时整个功率柜一般采用冗余的方法,有多个风机并联运行,整体散热效果好,并提高了设备的可靠性。
但柜体后面要形成风仓,增大了设备的体积,同时由于各个功率单元后端到风机的距离不同,使得每个功率单元的风流量不一致,在设计时应加以考虑。
4.3 散热风机的选择整个功率部分采用强制风冷的方式,需保证有足够的具有环境温度的空气源源不断地流经散热器的表面,使散热系统达到某种温度值的热平衡。
在稳定的平衡状态下,根据公式:p=h×a×△t,在已确定系统耗散功率p、散热器有效表面积a与散热器表面温度与环境温度差值△t的前提下,吸热介质的对流换热系数h可以求出。
美国、日本规定风机噪音不得大于65db,所以他们规定的风速为2~4m/s。
因此在考虑风机选择时,应保证电力半导体器件风冷散热器3~6m/s的风速,一般即可保证h能达到要求。
5、结束语目前高压变频器多采用强制风冷方式,但由于水冷方式和热管散热有体积小、效率高、没有污染等优点,应更新设计理念,大力推广。
总之,开发和选择新型高效散热技术对高压变频器进行冷却,是提高设备可靠性和缩小设备体积的一个重要措施。
通用变频器散热系统设计1 引言温度是严重影响一切电器元件使用寿命的关键因素,半导体器件对温度更是敏感,其所有参数定额都是以某一规定温度为前提条件的,结温过高几乎是摧毁所有半导体器件的最终原因。
变频器中的电力半导体器件的散热是控制温升的重要手段[1]。