变频器散热系统设计

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。

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。

变频器中的IGBT模块损耗计算及散热系统设计一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，变频器作为电能转换与控制的核心设备，在工业自动化、新能源发电、电动汽车等领域得到了广泛应用。

绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为变频器的关键功率器件，其性能直接影响到变频器的效率和可靠性。

IGBT模块的损耗计算和散热系统设计是变频器设计中的重要环节，对于提高变频器性能、降低运行成本、延长设备寿命具有重要意义。

本文旨在探讨变频器中IGBT模块的损耗计算方法和散热系统设计原则。

我们将分析IGBT模块的工作原理和损耗产生机制，包括通态损耗、开关损耗等。

在此基础上，我们将介绍损耗计算的数学模型和计算方法，以及如何通过实验手段验证计算结果的准确性。

我们将重点讨论散热系统的设计原则和优化方法，包括散热器结构设计、散热风扇的选择与控制、散热系统的热仿真分析等。

本文将总结一些实际应用中的经验教训，提出针对IGBT模块损耗计算和散热系统设计的优化建议，为变频器设计工程师提供有益的参考。

通过本文的研究，我们期望能够为变频器设计中的IGBT模块损耗计算和散热系统设计提供理论支持和实践指导，推动变频器技术的持续发展和应用创新。

二、IGBT模块损耗计算绝缘栅双极晶体管（IGBT）是变频器中的关键元件，其性能直接影响变频器的效率和可靠性。

IGBT模块的损耗计算是散热系统设计的基础，对于确保变频器的稳定运行具有重要意义。

IGBT模块的损耗主要包括通态损耗和开关损耗两部分。

通态损耗是指IGBT在导通状态下，由于电流通过而产生的热量损耗。

开关损耗则发生在IGBT的开通和关断过程中，由于电压和电流的乘积在时间上的积分不为零，导致能量损失。

通态损耗的计算公式为：Pcond = Icoll * Vce(sat)，其中Icoll 为集电极电流，Vce(sat)为饱和压降。

饱和压降是IGBT导通时电压降的一个重要参数，它与集电极电流、结温和门极电流等因素有关。

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。

新疆某地区变频器室及配电间降温通风设计摘要：某地区室外空气设计状态点W在象限I区，可采用如下空气处理过程，即室外状态点W经通风降温机组等焓加湿处理后至O’点，管道及设备因素温升取1℃，即送风状态点O点，再沿ε线送入室内以满足设计温湿度要求。

关键词：降温送风、室外空气状态点分区、设备散热量、室内正压背景在空气比较干燥的新疆地区，由于其干湿球温差多在8℃以上，如乌鲁木齐干湿球温差为10.5℃，哈密干湿球温差为9.1℃，某市干湿球温差为11.8℃，因此适合于采用直接蒸发冷却、间接蒸发冷却或直接蒸发冷却与间接蒸发冷却相结合的二级或三级冷却方式，具体采用哪种降温方式要根据处理空气状态点灵活确定。

计算方法关于室内设计温度问题，规范要求设在主厂房和集控楼内的厂用配电装置室夏季室内环境温度不宜高于35℃，另考虑到降温通风精度难以保证及变频器、配电盘柜的使用寿命，按室内状态点tn =30℃，Ф=50%进行设计计算。

又根据《实用供暖空调设计手册》中关于不同的夏季室外空气状态点的h-d 图上的区域划分，见下图1-1：以某地区为例，室外通风状态点tw=29℃，hw=64.2kj/kg干空气，dw=13.6 g/kg干空气，Ф=44.8%，送风状态点to=22.8℃，ho=65.1kj/kg干空气，do=16.6 g/kg 干空气，Ф=85%，得出室外空气设计状态点W在象限I区，即室外状态点得焓值小于送风焓值，室外空气含湿量小于送风状态点含湿量，经过等焓加湿即可达到要求的室内状态点，因此采用直接蒸发冷却方式，并取100%新风，具体空气处理过程见下图1-2：图1-2空气处理过程简述：室外状态点W经通风降温机组等焓加湿处理后至O’点，管道及设备因素温升取1℃，即送风状态点O点，再沿ε线送入室内以满足设计温湿度要求。

详细计算举例（某市电厂集控楼内变频器间），变频器额定功率6400kw，设备散热量按额定功率4%计，即256kw，自带排风风道排出室外，进排风温差取15℃，即排风温度43℃，满足设备最大排风温度≤50℃，则通风量L1=Q/(0.28*c*ρ*Δt)=256000/（0.28*1.01*1.2*15）=50290m3/h =16.9kg/s又变频器散热量的15%排入室内计，即256*15%=38.4kw，降温通风不考虑维护结构传热量，则为满足房间内tn=28℃，根据热量平衡（总得热量=总失热量）计算如下：0.85*（16.9+Gj）*c*（22.8-33）+256+38.4=16.9*c*（43-28）+Gj*c*（28-22.8）-（16.8+Gj）*8.76+294.4=254.5+5.25* Gj则Gj=7.6kg/s=22800 m3/h即房间内设轴流风机的排风量需满足22800 m3/h其中0.85为通风机组的降温效率。

模块化功率单元散热结构的设计邢新波王江涛刘宏王磊上海电气输配电集团上海200042摘要：介绍了模块化功率单元结构设计的作用，进而对模块化功率单元的散热结构进行了设计。

在设计中.对热量损耗进行了计算，对散热风机和散热器进行了选型.并进行了仿真分析。

关键词：功率单元；散热；结构；设计中图分类号：TN305.94文献标志码：A文章编号：1674-540X(2021)01-025-04Abstract:The role of modular-type power unit structure design was introduced,and then the heat dissipation structure of the modular-type power unit was designed.In the design,the heat loss was calculated,the cooling fan and the radiator were selected,and simulation analysis was performed.Keywords:Power Unit；Heat Dissipation;Structure;Design1设计背景随着电力电子技术和市场经济的快速发展，电力电子产品的设计趋向于个性化.用户群体对产品提出的要求越来越高，包括体积小、质量轻、容量大、可扩容、外观简洁大方、性能稳定优良、便于安装维修等。

同等功率单元向体积小型化发展的同时.防护等级要求越来越高，对功率单元的整体散热设计提出了更高的要求。

笔者针对综合电能质量系列化产品，设计了模块化功率单元的散热结构.将控制系统与易发热器件分层布局，并将易发热器件设置在独立的散热风腔体内.提高了模块化功率单元的功率密度。

2模块化概述所谓模块化，指对一个整体的生产线或机械设备进行拆分，以求在不同情况下通过不同的组合达到不同的效果。

电气设计散热分析和计算摘要：本文为低压电气控制柜介绍常用的散热方式，并提供详细的散热量计算方法及选择的散热方式下的散热解决方案。

通过计算和统计所有低压电器的发热量，结合低压控制柜在一年中最恶劣的工作环境，选择合适的散热方案，根据选定方案计算所需散热设备的规格和根据选型手册找到合适的散热设备型号。

关键字：发热量；精确计算；统计；电器元件1引言：在电气设计过程中，均会遇到封闭的低压电气柜散热问题，且多数工程师在设计时凭经验设计散热方式和规格选型，从而在某些场合会达不到散热要求。

在设备运行过程中，低压电气控制柜中的电器元件工作会产生热量，如果热量不能够被及时传递到电柜外部，则会使得电柜内温升超过电器元件的正常工作的要求，会影响的电器元件正常的工作性能，致使部分电器元件无法正常工作，严重的引起起火、火灾等严重后果。

为了更够保证电器设备连续的安全运行，必须将低压电气控制柜内部温度稳定在规定的温度之内，必须将散热方案设计放在之中低压电气控制柜设计，且需要要精确计算满足散热要求方可。

2低压电气控制柜散热介绍2.1基础知识电力系统在对电能转换的环节中，将对电路进行调节、分配，控制、保护、测量的各种电气设备称为电器，按电压等级划分为高压电器和低压电器，我国《低压开关设备和控制设备》将电压交流1000KV、直流1500KV以下的电器称为低压电器.，其中对电器设备外壳外温度或电器设备（无外壳）要求周围空气温度不高于40 °C，且在一天内的平均温度不高于35 °C，并且电器设备周围空气温度不低于-5 °C。

低压电气控制柜是一种组合式电器设备，按照合理的接线方案将实现功能的电器设备（如：开关设备、测量控制仪表、保护电器和相关辅助等设备）按安装要求，安装于一个半封闭或全封闭的金属柜或面板内，用于分配、控制、监视和计量等功能，其需满足便于维护和保护，且安全可靠等要求。

2.2计算散热的必要性由于低压电气控制柜是一种集电能分配、控制、计量和连接电缆于一体的电力供电装置，低压电气控制柜在不同的环境工作时，首先电柜内部由于电器元件的工作不可避免地会产生热量，其次受工作环境的影响，有可能承受环境传递的热量，如果在设计时不能够对热量进行充分的分析和计算，造成电器元件的环境温度高于标准，会影响电器元件的寿命和正常运行，产生未知的风险或产生严重的后果。

变频柜通风散热的设计方法1.确定通风方式：通风方式分为自然通风和强制通风两种。

自然通风是利用自然气流来实现散热，适用于小功率变频柜。

强制通风是通过风扇或其他通风设备来加强空气流动，适用于大功率变频柜。

2.布置变频柜：变频柜的布置要考虑通风道路的合理设置，以保证空气流动的畅通。

变频柜之间的间距要保持一定的安全距离，避免热量传导和干扰。

3.选择合适的通风设备：根据变频柜的功率、热量产生量和空间大小选择适当的通风设备。

常用的通风设备有风扇、散热器、散热片等。

风扇常用于强制通风，散热器和散热片则常用于自然通风。

4.确定通风口的位置和尺寸：通风口的位置应选择在变频柜上、下部或侧面，以便排出热空气。

通风口的尺寸要根据通风设备的风量和变频柜内部温度来确定，确保足够的通风流量。

5.设置风道和散热构件：在变频柜内部设置风道，引导冷空气流入变频器，同时将热空气排出。

可以安装散热板或导流板来增加热量传递效果，提高散热效率。

6.控制变频柜内部温度：在变频柜内部设置温度传感器和控制系统，监测和控制变频柜内部温度。

当温度超过设定值时，启动通风设备或采取其他措施进行散热。

7.定期维护和清洁：定期清洁变频柜的通风设备和散热器，去除灰尘和杂物，保持通风通道畅通，以确保散热效果和工作稳定性。

总之，变频柜通风散热的设计方法主要包括确定通风方式、布置变频柜、选择合适的通风设备、确定通风口的位置和尺寸、设置风道和散热构件、控制内部温度以及定期维护和清洁。

这些方法可以有效地降低变频柜的温度、提高散热效率，保证变频器的正常运行。