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大功率高压变频器功率装置的散热设计

2023-06-08 00:17:00

变频器是一种利用变频技术和微电子技术，通过改变电机的工作电源频率来控制交流电机的电源控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器取决于内部。IGBT根据电机的实际需要，调整输出电源的电压和频率，提供所需的电源电压，从而实现节能、调速的目的，此外，变频器还功能，如过流、过压、过载保护等。随着工业自动化程度的不断提高，AD420ANZ-32变频器也得到了广泛的应用。

在大型电力电子设备中，随着温度的升高，失效率也随之增加。因此，大功率高压变频器功率装置的热设计直接关系到设备的可靠性和稳定性。大功率高压变频器通常需要非常高的可靠性。热失效是影响电力电子设备失效的主要形式。据统计，超过50%的电子热失效主要是由于温度超过额定值造成的。在结构设计方面，散热技术是保证设备正常运行的关键环节。为了保证设备的正常运行，提高设备的可靠性是非常必要的，将大量的热量排出，优化散热和通风方案，进行合理的设计和计算，实现设备的高效散热。

一、散热计算

当高压变频器正常工作时，热源主要是隔离变压器、电抗器、功率单元、控制系统等，其中功率器件的散热作为主电路电子开关.最重要的是功率单元的散热设计和功率柜的散热最重要的。对igbt或igct功率器件来说，其pn结不得超过125℃，封装外壳为85℃。研究表明，元件的温度波动大于±20℃，其失效率将增加8倍。

通常，变频器安装在控制柜中。我们需要知道变频器的热值是多少。我们可以用以下公式来估计:发热量的近似值=变频器容量（KW）×55在这里，如果变频器的容量是基于恒定的扭矩负载(过流能力150%*60s）如果变频器配有直流电抗器或交流电抗器，并且也在机柜中，则热值会更大，因此电抗器最好安装在变频器侧面或测量顶部。此时，可以估计：变频器容量（KW）×60每个变频器制造商的硬件几乎相同，上述类型可以针对每个品牌的产品。注意：如果有制动电阻，由于制动电阻的散热很大，最好将安装位置与变频器隔离，例如安装在机柜上方或旁边。

二、排风量计算

在最恶劣的环境温度下，当散热器最高温度达到要求时，计算最低风速。排气量根据风速和冗余放大率确定。排气量的计算公式为：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，℃。

风机型号根据风量和风压确定，使风机在最高效率点工作，即增加风机寿命，提高设备通风效率。

三、风道设计

系列空气管道由每个功率模块的散热器相对，形成相应的空气管道，其特点由多个功率单元组成，结构简单，垂直风阻力小；但由于空气从下到上加热问题，上述功率单元环境温差小，散热效果差。

在并联风气管道中，每个电源单元的前进气口平行排列，风机在后风仓库中总结。同时，整个电源柜一般采用冗余的方法，多个风机平行运行，整体散热效果良好，提高了设备的可靠性。然而，在机柜后面形成一个风库，增加了设备的体积。同时，由于各电源单元后端与风机的距离不同，各电源单元的气流不一致，这是设计的难点。