一次风机高压变频器冷却方案

高压变频器的几种冷却方式在电力、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，其效率一般都可达到96~98%;但由于设备功率大，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。

高压变频器设备功率较大，4％的功率损耗主要以热量形式散失在运行环境当中。

如果不能及时有效的解决变频器室的工作环境温度问题，将直接危及变频器本体的运行安全；最终因为温度过高，导致变频器过热保护动作跳闸。

为保证变频器具有良好的运行环境，必须对变频器及运行环境的温度控制采取措施。

二、冷却方式通过变频器工程应用经验的积累，针对不同的应用环境现场提供完整的变频器冷却系统解决方案。

常用的几种冷却方式主要包括：⑴ 风道开放式冷却；⑵ 空调密闭冷却；⑶ 空－水冷密闭冷却；⑷ 设备本体水冷却；⑸ 上述方式组合冷却。

1. 风道开放式冷却1.1冷却过程冷风经变频室通风入口滤网进入变频器，经过对机体进行冷却后，再由变频器风道出风口将热风排出。

1.2安装方式风道开放式冷却安装比较简单，只需在变频室的墙壁上开两个通风入口，安装上滤网，然后在变频器的柜顶风罩上向外引出出风口风道即可1.3系统特点(1)施工简单，维护量大；(2)费用低廉；(3)运行稳定性依赖于当地环境2. 空调密闭冷却2.1容量选择原则按照变频器的发热量和控制室环境实用面积来选择空调的容量。

2.2安装方式变频器室安装空调时，要求变频器控制室空间要尽可能小，并且做好密封，避免夏季室外温度高带来的加热效应。

空调的安装位置可根据现场实际情况布置在变频器两侧。

.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℃。

一次风机高压变频器冷却方案高压变频器冷却方案由于变频器本体在运行过程中有一定的热量散失，为保证变频器具有良好的运行环境，需要为变频器室配备一套独立的冷却系统。

综合冷却系统的投资和运营成本、设备维护量、无故障运行时间，现提出以下三种冷却系统解决方案：一、空调密闭冷却方式1.1系统介绍为了提高高压大功率变频器的应用稳定性，解决好高压变频器环境散热问题。

目前常用的办法是：密闭式空调冷却。

该方法主要是为高压变频器提供一个固定的具有隔热保温效果的房间，根据高压变频器的发热量和房间面积大小计算出空调的制冷量，从而配备一定数量的空调。

采用空调冷却时，房间的建筑面积过大会增加空调冷却负荷。

同时，由于变频器排出的热风不能被空调全部吸入冷却，因此，造成系统运行效率低，造成节约能源的二次浪费。

变频器室内的冷热风循环情况如下图所示。

变频器从柜体的正面和后面吸入空气，经柜顶风机将变频器内部的热量带走排到室内。

从而在变频器室上部形成一个温度偏高、压力偏高的气旋涡流区，在变频器的正面部分形成一个偏负压区。

在运行中，变频器功率柜正面上部区域实际上是吸入刚排出的热风进行冷却，形成气流短路风不能达到有效的冷却效果。

空调通常采用下进上出风结构，从而与变频器在一定程度上形成了“抢风”现象，这就是“混合循环区”。

在这个区域变频器吸入的空气不完全是空调降温后的冷空气，空调的降温处理也没有把变频器排出的热空气全部降温，从而导致了整个冷却系统的运行效率不高。

变频器自身是节能节电设备，而通常采用的空调式冷却则造成能源的二次浪费。

这种情况在大功率、超大功率的变频应用系统中更加明显。

1.2空调技术特点a)高效制冷b)广角送风，室温均匀舒适c)防冷风设计，送风舒适d)独立除湿e)低温、低电压启动f)室外机耐高温运转g)室内密闭冷却h)防尘效果好i)运行成本高二、风道冷却2．1功率柜风道设计见下图：图1图2从功率柜散热系统图可知：功率单元内部散热系统通过安装在单元内的风机强制冷却单元里的散热器，使每一个功率单元满足散热需求，同时，由于功率单元内风机吹走热风，使其进风处的柜体内形成强力负压，柜外冷风大量进入高压变频气内，通过功率单元风道对单元散热器进行冷却。

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。

高压变频器空水冷却器空—水冷却系统技术方案2019年 10 月 12 日高压变频器空水冷却器技术方案本工程2套高压变频器采用空水冷却系统进行冷却,空水冷却系统的冷却能力满足变频器室内所有高压变频器的发热功率要求，空水冷却系统设备的要求随变频器成套供货。

同时包括空水冷却系统的设计、制造、供货、安装、验收等。

所有提供的设备应是已建立信誉的制造商的产品，我公司的产品已具有成功运行十年以上的经验。

我公司是生产空-水冷却器的专业厂家，有着先进的管理、资深的专家、齐全的设备及丰富的业绩。

空水冷却器有着高压变频器肺之称，是高压变频器关键部件之一。

它的冷却效果和可靠性直接影响变频器的性能、运行效率、故障率和使用寿命。

以下是连云港市华东电力设备有限公司所提供的高压变频器空水冷却系统的介绍。

一、空水冷却器技术参数1、450kw、280kw变频器选配空-水冷却器参数如下：二、技术要求1、乙方应根据甲方变频器的容量合理选用空水冷却器，并对选用的空水冷却器的型号、规格负责，如因空水冷却器选用不当造成通风制冷效果达不到规定的技术指标的由乙方负全部责任。

2、在甲方满足乙方提出的空水冷却器要求的使用条件下，空水冷却器的通风制冷效果如不能达到规定的技术指标的由乙方负全部责任。

3、管板与冷却管连接胀装，冷却管基管材质不锈钢304L（Φ19×0.8mm）且厚度均匀，偏差为±0.1mm。

冷却管内外表面光滑、清洁、无针孔、裂纹、起皮、气泡、疏松、粗拉边等缺陷。

铝片式复合管外径为Φ44mm，且厚度均匀，偏差为±1mm。

4、总装配后进行2.0MPa水压试验历时60分钟不渗漏，水压试验完成后排干腔内积水。

5、除冷却芯组外所有外表面均应喷灰白色油漆。

6、变频器空-水冷却系统（不含风道）在出厂前乙方应进行严格的整体测试，保证整套系统的可靠性，并提供出厂检验合格证等原始资料。

7、乙方生产的变频器空-水冷却系统能在下列环境湿度下正常工作：最大湿度不超过90%（20℃）；相对湿度变化率每小时不超过5%，且不会导致变频器间结露。

变频器冷却方案引言：随着工业自动化的发展，变频器在生产中的应用越来越广泛。

然而，由于变频器在工作过程中会产生大量的热量，因此冷却变频器成为了一个重要的问题。

本文将探讨变频器冷却的方案，并提出一种可行的解决方法。

一、变频器冷却的原理及问题：变频器通过改变电源的频率和电压来调节电机的转速，从而实现对机械设备的控制。

在工作过程中，变频器会产生大量的热量，这主要是由于电子元件的功耗和损耗所致。

如果不能及时有效地冷却变频器，会导致其温度过高，甚至损坏设备。

因此，变频器冷却是一个非常重要的问题。

二、变频器冷却的常见方案：1. 风冷散热：这是目前应用最广泛的一种冷却方式。

通过风扇将周围的冷空气吹入变频器内部，将热量带走。

这种方式简单、成本较低，但对环境温度要求较高，且冷却效果有限。

2. 水冷散热：这种方式通过水循环系统将热量带走，具有很好的冷却效果。

但相对来说，成本较高，需要安装水泵和水冷器等设备，且维护成本也较高。

3. 冷却剂循环散热：这种方式通过循环冷却剂来带走热量，具有较高的冷却效果。

但同样需要安装冷却剂循环系统，成本较高。

三、一种新的变频器冷却方案：针对目前变频器冷却方案存在的问题，我们提出了一种新的解决方案。

该方案结合了风冷散热和冷却剂循环散热的优点，既简单又有效。

具体方案如下：1. 风冷散热：在变频器内部安装风扇，通过风扇将周围的冷空气吹入变频器内部，将一部分热量带走。

这种方式简单、成本较低，可以有效降低变频器的温度。

2. 冷却剂循环散热：在变频器内部设置冷却剂循环系统，通过循环冷却剂将热量带走。

这种方式可以进一步提高冷却效果，确保变频器的温度在安全范围内。

该方案的优点在于：1. 简单、成本较低：相比于单纯的水冷散热或冷却剂循环散热，该方案的成本较低，且安装维护相对简单。

2. 效果好：结合了风冷散热和冷却剂循环散热的优点，可以有效降低变频器的温度，确保设备的正常工作。

四、实施该方案的步骤：1. 设计变频器内部结构：根据该方案，需要设计变频器内部的风道和冷却剂循环通道，确保风冷散热和冷却剂循环散热的有效结合。

高压变频器空水冷系统研讨简介
一、空水冷系统介绍
空水冷系统是指采用空气或水作为冷却剂来冷却一些电气设备，在电
气设备运行过程中，由于电气设备的自放电现象或者称为热释放，将会产
生大量的热量，若不加以冷却降温，则很容易使这些电气设备受损甚至爆炸。

因此，采用空水冷却系统作为散热方式是相当重要的。

二、冷却原理
空水冷却系统主要通过对风扇、冷却塔、水泵、冷却器、风机和消防
水箱等组成部分进行组装安装，以达到散热的目的。

空水冷却系统运行原
理与行星系统类似，即将水循环于冷却塔与冷却器之间，使水在其中反复
的汲取热量，冷却水藉由水泵流入冷却塔顶部，空气被风扇吹到冷凝器上，把热量传送到空气中，热量被空气吸收，水也在同时被冷却，冷却器中的
水在排出的时候，又传热给热源，将热量抽走。

三、空水冷却系统的优点
（1）在工作环境中，空水冷却系统会产生极小的噪声，可以更好的
保证工作环境的安静。

（2）空水冷却系统的设计有利于持续的冷却，可以有效的防止电气
设备的过热。

（3）空水冷却系统的散热几乎没有温差，从而减少了设备的老化。

（4）空水冷却系统的运行更加安全。

高压变频器冷却方式介绍及对比摘要高压变频器主要由变压器、功率单元和控制系统组成。

功率单元和控制系统内置很多发热电子元器件，而变压器本身更是发热设备。

高压变频器的故障中，因过热导致的占总故障的30%左右。

所以解决高压变频器冷却方式。

本文通过介绍高压变频器的原理及常见的散热方式，并把几种冷却方式在不同的维度进行对比，最终得出结论：在什么情况下应该选用哪种冷却方式。

关键词：冷却；高压变频器；散热；第1章高压变频器各种冷却方式简述1.1 强迫风冷变频器运行时，变压器和功率单元要产生大约输出功率 3%～5% 的热量，为了顺利带走变频器产生的热量，在变压器柜和单元柜上安装冷却风机。

变频器柜顶风机大量抽风，把变频器产生的热风通过管道排出室外，在变频器室进风口处形成强力负压，使室外的冷风大量进入变频器室内，以达到冷却效果。

为了保证散热，在变频器安装时周围需要留出距离，以保证冷却风路的畅通。

变频器安装时，后面与墙间隔不小于1.2米，左右和顶部与墙间隔不小于0.8米，变频器正面与墙间隔不小于1.5米（操作液晶屏安装于控制柜正面，考虑操作上的安全和方便）。

强迫风冷具有以下特点：投资成本低运行成本低节约变频器室空间防尘效果差1.2 空水冷系统1.2.1空-水冷却系统冷却原理空-水冷却系统冷却原理见图1-1 风路循环图和图1-2 水循环图：图1-1风路循环图图1-2水循环图1.2.2空-水冷却系统主要特点冷却效果好密闭性强价格适中技术成熟1.3空调冷却该方式主要是根据需要散热的高压变频器的总发热量和房间面积算出所采用的空调匹数及数量，然后配置相应的空调。

为高压变频器提供一个固定的具有隔热保温效果的变频器室[1]。

空调冷却具有以下特点：高效制冷室温均匀舒适独立除湿低温、低电压启动室外机耐高温运转室内密闭冷却防尘效果好运行成本高1.4纯水冷（设备本体水冷却）现阶段，对纯水冷高压变频器介绍的内容并不多。

只有少数技术水平领先的公司有此设备。

高压变频器散热与冷却系统的设计摘要：虽然高压变频调速系统效率比较高，但是在实际运行中仍然会产生2%~4%的损耗，全部转化成热量散失在大气中。

要求散热系统可以将此部分热量全部排除，避免温升过高对高压变频器运行产生影响。

因此，需要基于变频器热量来源特点，根据实际情况进行计算设计，对散热系统进行优化。

关键词：高压变频器；散热；冷却系统；设计1、前言高压变频器现在基本上已经采用驱动交流化，以及功率变频器等高频化技术，在持续运行过程中，单位体积所散热量逐渐增加。

基于高压变频器运行稳定性和可靠性要求，必须要重点做好散热系统的设计，选择有效的冷却技术，做好各个部分设计优化。

2、高压变频器散热系统设计要点2.1功率单元散热设计（1）设计要点。

对高压变频器功率单元进行散热设计时，对象主要为整流二极管、逆变模块等。

将单元串联多电平结构高压变频器作为对象，其功率器件为IGBT，散热系统设计需要合理选择功率器件，保证元器件与原材料热稳定性与耐热性良好。

还要根据实际情况来确定散热方法，提高散热速度，并降低环境温度。

同时，还要降低器件与设备内部发热量，选择应用功耗低的其间，严格控制发热元器件数量，并对开关频率进行优化，将内部发热总量控制在一个较低的水平。

（2）散热器设计。

主要从三个方面着手：第一，插片设计。

对插片长度、厚度、高度以及数量进行计算，根据实际情况选择，避免出现过度设计情况，减少材料的浪费。

第二，器件安装。

对于散热器上的各类器件，要保证安装方案的合理性，尽量将高发热量器件设置在此，对于损耗较大的器件，需要预留出较大的面积。

并且，所有散热器和功率器件的安装面均需要均匀涂抹散热硅脂，最大程度上降低接触热阻，并按照设计标准对力矩进行紧固处理。

第三，表面处理。

很对高压变频器表面会进行氧化处理，对其散热效果和热阻进行改善，提高器件散热效果。

（3）结温计算。

1）功率损耗。

高压变频器处于稳定运行状态时，功率单元耗散功率为为续流二极管、整流二极管以及IGBT总功率耗散。

浅谈高压变频器的原理及冷却方式摘要：主要论述了高压变频器的几种常见散热方案，随着电力电子技术的发展，变频器的应用愈加广泛，逐步向大容量及高电压迈进，高压变频器都以交流-直流-交流的转换形式居多，在转换过程中会产生大量的热量，只有将这部分热量耗散掉，才能保证变频器的安全稳定运行。

关键词：变频器;冷却方式;水冷系统;空水冷系统引言随者我国高新科技应用水平的不断成熟，高压变频器技术理论体系不斯完善，实践应用水平逐步提高，高压变顺器在治金、电力等诸多行业得到了较为广泛的应用。

一般面盲，高压变额器在治金、电力等诸多行业上的巨大应用潜力和节能价值以及其优良的调速性能等，使高压变强器具备了较为广阏的未来市场发展空间和发展前景，也为电力、省金等诺多行业提供了源源不竭的发展动力。

目前，高压变频技术已成为电力电能领城以及治金治炼行业的重婴关注内容，为大功率传动装备的应用和企业经济效益的达成提供了重要支拉，因此，对高压变辣器特性及应用的搽讨与研究具备重要理论意义和现实价值。

1高压变频器结构原理高压变频器以多个功率单元串联多电平输出高压为当前主流产品，主电路采用交-直-交变流结构。

成套高压变频器主要由高压开关设备、移相变压器、功率单元、控制单元及冷却设备组成。

高压开关设备用于接通断开的输入电源和负载，切换工频旁路；移相变压器将网侧高压变换为多组低压，各副边绕组采用延边三角接法，相互之间有一定的相位差。

功率单元是变频器核心，采用多重电路新型接法结构将其均分成三组，每组一相，每个单元将三相交流电进行整流储能滤波逆变后输出单相低压交流电，每组多个功率单元输出侧串联形成高压，各单元具有故障自检自动退出功能，非故障单元正常工作可保障电机继续运行或自动切换到高压旁路工频运行，避免停机造成损失，模块化设计利于故障时迅速替换。

控制单元对变频器主回路进行检测、控制及保护，对外传输接收指令信号及参数，控制单元通过光纤对每一个功率单元进行整流、逆变控制与检测，实现电气隔离。

两种高压变频器冷却方式的经济性对比分析1引言高压变频器应用中的设备散热和运行环境问题直接影响变频器自身的运行安全，随着变频器功率的不断提高，其辅助冷却的投资和运营成本也逐渐得到越来越多的重视。

采用专业的高压变频器空－水冷却装置，提高设安全稳定性能，降低辅助冷却系统的运营成本，成为高压变频应用中需要考虑的重要问题之一。

下面就以高压变频器常见的房间空调冷却和专用的高压变频器空－水冷却装置进行经济性指标进行比较分析。

2空调冷却经济性分析2.1冷却功率计算以华能某电厂350mw机组一次风机高压变频器冷却为例。

两台一次风机高压变频器功率分别为1600kw，安装在同一高压变频器室内，房屋面积为9m×6.5m×4.5m（长×宽×高）。

按照南方气候，需要制冷量按180w/m2计算，房屋自冷损耗即需要：qf=s×180=58.5×180≈10.53kw式中：s－房屋面积一次风机高压变频器额定发热总量：qb=p×4%=1600×4%×2=128kw式中：p—高压变频器额定输出功率。

则，一次风机高压变频器室的有效制冷量至少需要：q=qb+qf=128+10.53=138.53kw2.2空调冷却耗电指标计算根据上述计算，一次风机高压变频器室的有效需求冷量为138.53kw。

考虑到高压变频器室的系统热交换效率不可能为1，亦即空调的冷量完全进入设备进行冷却实现100％交换。

根据空调按照周边环境摆放的格局、送风距离、循环风速等因素，其系统效率值按70％的典型值核算制冷功率：式中：η—效率根据空调的选型规格和能效比参数，考虑到高压变频器不可能长期处于100％负载运行，因此选择12p空调设备，每台额定制冷量28kw。

空调数量：即：如果实现一次风机高压变频器室的环境温度控制至少需要安装7台12p的空调设备。

空调能效比＝制冷量：网侧电耗＝2.5一次风机室采用空调冷却时，网侧单位功耗：即：每天（24h）一次风机高压变频器室采用空调冷却的日耗电量为：1881.6kw·h。

淮矿新庄孜综合利用自备电厂一次风机设备变频改造冷却系统方案高压变频器属于大型电子设备，对环境要求比较严格。

统计多台设备的运行情况，由于现场环境温度过高而引起的设备故障比例较大，因此我们总结了3种现场经常采用的散热方案，供用户参考。

3种方案为：1、加装风道冷却；2、加装空调冷却；3、加装风道和空调方式。

3种方案各有其适用的范围。

下面将3种方案的原理和适用范围做一个简单的描述。

1、加装风道方案1）通风量的计算变频器总的排风量为单个风机排风量乘以风机数量。

三相风机的流量为3300 m3/h。

变频器室的入风、出风量需要同该数值匹配。

2）风道的设计常规的设计是在机柜上面安装风道，将变频器产生的热量直接排放到室外，由变频器室的进风口不断补充冷风，对系统进行冷却，具体排风方案及风的流向见以下示意图：进风口的面积需要根据系统的具体情况进行确定，并且风口应设置空气过滤网，过滤网的网孔不得大于5×5mm。

3）风道散热的优缺点：优点：成本低缺点：不能使用于现场比较脏，灰尘比较大的环境。

冷却效果与现场环境温度有关。

冷却效果一般，尤其在大功率高压变频器上不建议使用风道冷却方式。

3） 设备布置示意图2、加装空调冷却方式加装空调就是把高压变频调速系统放置于一个比较封闭且相对狭小的房间内（主要是可以减小空调的容量），但要满足系统维护的需要，然后在房间内安装空调，通过空调内部的循环将高压变频调速系统产生的热量排到室外。

空调总体的制冷量为变频器的发热量加上空间制冷所需的制冷量。

变频器发热需要根据运行工况选择，考虑一定的裕量，最大发热量为变频器额定功率的3%，如果长期运行频率低于40Hz ，则发热量可按照变频器额定功率的2%进行估算。

空间制冷所需的制冷量，一般每平方米可以按照150瓦特计算。

加装空调的优点是由于没有室内外空气的直接流通，容易保持室内环境的清洁，但是空调的可靠性会影响到系统的稳定性，初次投资和运行成本会相应增加。

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。

风机冷却方案一、引言风机冷却方案是指利用风机将冷空气或气流引入设备或空间，以降低温度并保持设备或空间的正常运行温度的一种解决方案。

随着科技的不断进步和设备的不断发展，风机冷却方案在各个领域得到了广泛的应用，特别是在工业领域。

本文将介绍几种常见的风机冷却方案，并对其优缺点进行分析。

二、风机冷却方案的类型1. 强制风冷却系统强制风冷却系统是将风机直接与设备或空间连接，通过风机的工作来产生强制风流，达到降温的目的。

这种风机冷却方案适用于需要大量空气流通的设备或空间。

优点是可以快速降低温度，缺点是需要消耗一定的能源。

2. 自然风冷却系统自然风冷却系统是利用自然风力来降低设备或空间的温度。

这种风机冷却方案适用于一些不需要大量空气流通的设备或空间。

优点是能够节省能源，缺点是降温速度相对较慢。

3. 混合风冷却系统混合风冷却系统是将强制风冷却系统和自然风冷却系统结合起来使用。

可以根据实际需求，自动调节风机的工作状态，既能够快速降低温度，又可以节约能源。

这种风机冷却方案在一些大型工业设备中得到了广泛的应用。

三、风机冷却方案的优缺点分析1. 强制风冷却系统的优势是可以快速降低温度，适用于需要大量空气流通的设备或空间。

然而，由于需要消耗一定的能源，运行成本相对较高。

此外，风机工作时会产生噪音和震动，对设备或空间的环境造成一定的影响。

2. 自然风冷却系统的优点是能够节省能源和降低运行成本。

同时，由于不需要风机工作，噪音和震动较小，对环境影响较小。

然而，由于依赖自然风力，降温速度相对较慢。

3. 混合风冷却系统兼具强制风冷却系统和自然风冷却系统的优点，既能够快速降低温度，又可以节约能源。

调整风机的工作状态可以根据实际需求来灵活应对。

然而，由于结合了两种冷却方案，系统复杂性增加，维护和管理的难度也相对增加。

四、风机冷却方案的应用领域1. 工业设备冷却风机冷却方案在工业设备冷却中广泛应用，特别适用于高温工作环境下的设备冷却。

例如，石油化工、电力、冶金等行业的高温设备冷却，离不开风机冷却方案的支持。

高压变频器冷却方式高压变频调速系统是一种非常高效调速装置，运行中，仍然有2%-4%左右损耗，这些损耗都变成热量，最终耗散大气中。

如何把这些热量顺利从变频器中带出来，是变频器设计中一个非常重要问题。

高压变频器发热部件主两部分：一是整流变压器，二是功率元件。

功率元件散热方式是关键。

现代变频器一般采用空气冷却水冷。

功率较小时，采用空气冷却就能够满足要求。

功率较大时，则需要散热器中通水，利用水流带走热量，散热器一般都有不同电位，必须采用绝缘强度较好水，一般采用纯净水，它比普通蒸馏水离子含量还要低。

水路循环系统中，一般还要加离子树脂交换器，散热器上金属离子会不断溶解到水中，这些离子需要被吸附清除。

应该说，从散热角度来说，水冷是非常理想。

，水循环系统工艺要求高，安装复杂，维护工作量大，一旦漏水，会带来安全隐患。

，能够用空气冷却解决问题场合，就不要采用水冷。

空气冷却能够解决散热功率，毕竟有一个极限，这个极限与技术类别有关。

比如，ABB公司ACS1000系列三电平变频器，规定2000KW以上就必须采用水冷，而美国罗宾康公司和AB公司，3200KW/6KV变频器，仍然采用空气冷却。

这又是为什么呢？原来，空气冷却能够从设备中带出来热量，与有效散热面积大小有关系，散热面积越大，能够带走热量就越多。

元器件数目越多，散热面积就越大，空气冷却效果就越好。

6KV变频器，比3KV变频器器件数目多，单只器件电流小，可以有较大散热面积，相当于热量均分了。

有人会说，我增大散热器面积，不就增大了散热面积了吗？我公司产品开发部试验证明了这是一个悖论。

电力电子元件热量如下方式传导：沿散热器表面散开，再沿表面传递到散热片上，被空气带走。

沿散热器表面散开面积是非常有限，离开元件较远处，已经基本感受不到热量，把散热器表面做大到一定程度，对散热效果增加已经没有意义。

散热器齿片也是一样，齿根处温度较高，齿尖处很少热量到达，增高齿片到一定程度，对散热也毫无用处。