变频器的冷却方式

一、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，如下图1所示：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。

具体设备布局如下图2所示。

.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℃。

矿用高压变频器水冷系统的改造实践梁鑫（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿，山西古交030206）0引言随着变频技术的成熟和工业生产节能降耗要求的提出，各种变频设备正越来越广泛地应用于煤矿、化工、冶金等领域。

作为电气驱动的核心设备，要求变频器必须具有较高的工作稳定性，而变频器对温度等因素的变化较为敏感，因此变频器需具有较强的散热能力。

尤其对于高压变频器，装置内部的大功率半导体和移相变压器，在工作过程中的功率损耗将转化为大量热量，如果热量得不到及时疏散，将导致内部元器件温度升高，影响元件的使用寿命和运行稳定[1-3]。

因此，对于不同应用环境下的高频变频器，需选择相适应的冷却散热方式。

近年来，随着煤矿机电设备的升级，综采工作面常见的重型刮板输送机、带式输送机等设备普遍采用了高压变频驱动技术。

但由于设备散热不当，时常发生因变频器温度超限而停机保护的状况，对煤炭生产效率产生较大影响。

针对这一问题，本文将以屯兰矿井下某综采工作面高压变频器冷却系统的改造为例，对矿用高压变频器水冷系统的应用和改造技术进行研究。

1高压变频器冷却方式高压变频器一般要求环境温度在0~40℃之间，超过40℃将触发温度保护。

常见的变频器冷却方式有强制风冷、直接水冷、空调冷却、空-水冷却等方式，具体如下：1）强制风冷。

一般利用送风风道，将外部的凉风送入需冷却部位，凉风与散热装置进行热交换后变热，然后再由出风风道将热风排出。

这种冷却方式施工简单，成本投入低，但受限于外部环境温度，且存在散热能力不足、风机体积大、噪声大等问题，无法满足大功率高压变频器的散热要求。

2）直接水冷。

也称为“水-水循环冷却”，是目前较为先进的电气设备冷却方式。

其系统分为内、外双循环两部分，内循环水采用高阻抗的去离子纯水，直接与设备接触吸收热量，由于水的比热容是空气的5300倍，因此其散热能力较强；外循环水采用普通工业用水，通过热交换将内循环水的热量带走。

这种冷却方式冷却效率高、冷却装置体积小、静音性能好、安全环保，尤其适合大功率高压变频器的冷却。

高压变频器三种冷却系统及优缺点介绍由于高压变频器本体在运行过程中有一定的热量散失，为保高压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。

二、风道冷却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。

同时，由于柜顶风机大量抽风，使其密闭风室内形成强力负压，加速功率单元内热风进入密闭风室，通过柜顶风机抽出高压变频器柜外。

通过建立严密畅通的风道，以及在功率单元内设计强制风冷，大大提高那高压变频器散热系统的散热能力和效率，同时，也可以减少散热器体积和功率柜体积，实现高压变频器的小型化，为用户安装高压变频器节省空间。

三、空－水冷却系统空－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。

在电力、钢铁等行业的高压大功率变频应用中得到广泛的推广应用。

该系统由于其采用完全机械结构设计，较空调等电力、电子设备而言具有明显的安全、可靠性。

通用变频器的散热优化设计摘要：变频器是改变输出频率和输出电压控制交流电动机转速的调速控制装置，广泛应用在石油化工、电力等行业。

变频器散热分为风冷、水冷和油冷等，笔者工作中遇到的变频器功率达到数百上千千瓦，变频器多采用强制风冷散热方式，风冷变频器和其他冷却方式相比复杂性不高也较可靠。

随着现代工业的快速发展，冶金、陶瓷等行业对通用变频器的结构尺寸要求越来越紧凑，系统的热流体积密度越来越大，这给系统的散热设计也带来了一定的难度，变频器的热设计显得越来越重要。

在变频器的整机设计中，机箱的散热通风结构和散热器的选择对系统的散热是至关重要的环节。

基于此，本文主要对通用变频器的散热优化设计进行论述，详情如下。

关键词：通用变频器；散热；优化设计引言目前，在实际变频器开发的项目中，大多数主要是根据工程设计经验和结构尺寸选择合适的散热器，并根据测试结果来调整散热器的结构。

缩短散热器的设计周期和成本，对项目的开发具有实际的意义。

散热器的种类主要分为铝型材散热器和插片式散热器，与插片式散热器相对比，铝型材散热器肋片和基板之间没有接触热阻，尺寸和种类繁多能满足不同产品应用场合的要求，在变频器中采用较多。

1变频器故障分级变频器在实际使用过程中发生的二类故障，对变频器造成的危害相对较大。

工作人员必须掌握正确的变频器二类故障的诊断和维修方法，才能保证变频器的正常稳定运行。

常见的变频器二类故障主要有速度故障、逆变器开关器件开路故障等几种。

变频器在运行过程中如果SSF发生了故障，就会导致变压器闭环系统开环而损坏变频器或其他相关设施，严重的还会造成人员伤亡等安全事故。

所以，工业企业在日常生产过程中，必须充分重视变频器二类故障诊断和分析工作。

工作人员在诊断变频器速度传感器故障时，应该根据变频器使用的实际情况，采取硬件检测法与软件诊断法相结合的方式，诊断和分析变频器发生的故障。

虽然使用硬件检测法可有效提升变频器二类故障的诊断速度，但是使用该方法不但大幅增加变频器的运行成本，而且只适用于电压输出类型速度传感器故障的检测，而无法进行气体类型传感器故障的检测。

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。

一、主要技术指标1.1现场变频室为2台1250KW、一台450KW变频器，以满负载情况计算：变频器满负荷发热量为：(2*1250+450)*(1-0.96)=118kw采用2套70kw制冷量空水冷系统为整个变频器室制冷，即：2*70=140kw变频器室水量计算：根据空水冷相关经验数据1kw需要约0.2 t/h，则变频器室需要水量=0.2*140=28 t/h冷却水采用自来水，冷却水塔方式循环，出水温度不高于33℃，水量最大时冷却器冷风温度不超过38℃，单台冷却器制冷功率不小于70kW，二、改造方案2.1变频器室冷却方式采用的是空水冷换热技术，在此方案中变频器室内部循环空气与冷却水完全隔离，通过换热器毛细管进行换热，变频器室为密封空间，保证内部循环可以的干燥度，防止变频器受潮出现故障。

示意图如下：冷却器安装室外，冷却器基础由中标方自行设计、施工。

变频器柜产生的热量经柜顶风机排到冷却器中进行换热，由冷却器内风机抽到冷却器内进行冷却，冷却后的冷风送到变频器室内，再由柜顶风机抽到变频器柜内部对变频器元件进行冷却，热风再排到冷却器内，循环往复。

冷却水引自厂区内自来水，采用冷却塔方式循环。

冷却水管路及水塔、冷却器等装置全部置于室外，保证变频器与冷却系统的隔离，变频器运行不受到威胁。

风管道设备预留应急排风口及应急新风口。

变频器室现场复杂，尺寸必须现场勘查。

2.2采用的是空水冷换热技术，在此方案中变频器室内部循环空气与冷却水完全隔离，通过换热器毛细管进行换热，变频器室为密封空间，保证内部循环可以的干燥度，防止变频器受潮出现故障。

如图所示：考虑到冷却系统的高可靠性，引风道设置应急排风口，如果冷却系统突然出现故障，即可打开应急风道风门，把变频器室房门打开，可以保证高温风机的高压变频器在短时间内不用停机，我方人员也会及时处理，处理完毕后再恢复正常运行即可。

三、空水冷与空调系统对比1、按照每年使用8000h小时计算空调用电量为：16kw*8000h=128000kwh而空水冷只需6kw*8000h=48000kwh。

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。

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。