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大功率高压变频器的散热分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-06-12  浏览次数:2299
核心提示:变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展,
 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展,高压大功率变频调速装置不断地成熟起来,原来一直难于解决的高压问题,近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。

  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。

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