高压变频器散热系统的研究与设计

浅析高压变频工作原理及节能原理1.高压变频电机调速分析变频调速技术是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术。

目前，无论哪种机械调速，都是通过电机来实现的。

从大范围来分，电机有直流电机和交流电机。

过去的调速，多数用直流电机，因为直流电机调速容易实现。

但直流机固有的缺点：滑环和碳刷要经常拆换，给人们带来太大的麻烦。

后来人们开始将调速用到可靠简单的笼式交流电机，于是就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速等交流调速方式。

到20 世纪80 年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，才出现了对交流电动机来说更好的变频调速技术，它一出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电机调速方式甚至直流电机调速，并成为电气传动的中枢。

因而说变频调速是时代的产物，只有在技术高度发展的今天，才能实现。

调速方式主要有串级调速、内反馈串级调速、液力耦合器调速、高压变频调速等方法。

但前三种方法都有其不可避免的缺点，串级调速缺点包括：难以实现系统配套、控制系统复杂、对电网影响大；内反馈串级调速缺点包括：电机需要配套、容易出现事故、对电网影响大、和设备老化快；液力耦合器调速缺点包括：精度低、启动电流大、维修困难成本高。

由于目前电力电子技术的发展，计算机控制技术的进步，现代通信技术、高压电气以及电机拖动等综合性领域的学科技术不断成熟，因此相比于其他调速方式，高压变频调速有无法比拟的优点：（1）由于变频器采用的是液晶显示界面，触摸式调整面板，可以同步显示电压、电流、电机转速、频率，所以可以非常直观的显示出电机工作时的状态。

（2）准确地显示频率分辨率以及精确的调速精度，可以满足全部生产工艺状况的需要。

（3）高压变频器带有国际通用外部接口，可以与可编程控制器及工控机等仪表相互连接，还可以与其原设备控制回路相互连接，构成部分闭环系统。

（4）由于具有工业电气保护和电力电子保护功能，保证高压变频器以及电机在运行正常或故障时有可靠的安全保障。

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。

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。

高压变频器维修改造方案1. 概述高压变频器是工业生产中常用的电力调节设备，用于控制交流电动机的转速和运行方式。

然而，随着设备使用时间的增长，高压变频器可能出现故障、性能下降或需要进行改造以适应新的工艺需求。

本文档将介绍高压变频器维修改造方案，旨在提高设备的可靠性、效率和功能。

2. 维修改造目标维修改造的主要目标是改善高压变频器的性能和可靠性，同时满足现有工艺需求。

具体的目标包括：1.提高高压变频器的输出功率和效率；2.增加故障检测和保护功能，提高设备的可靠性；3.支持新的工艺需求，例如多电机控制、网络通信等；4.减少能耗，降低运行成本。

3. 维修改造方案3.1 提升高压变频器的输出功率和效率为了提高高压变频器的输出功率和效率，可以考虑以下方案：•更换高效的功率模块和散热系统，减少能量损耗；•优化电路拓扑和控制算法，提高转换效率；•采用先进的功率因数校正技术，提高电网质量。

3.2 增加故障检测和保护功能为了提高设备的可靠性，可以增加以下故障检测和保护功能：•引入故障诊断系统，实时监测设备状态并提前预警；•加装过载、短路、过压、欠压等保护装置，保护设备免受损坏；•设计可靠的维修接口，方便对设备进行维护和维修。

3.3 支持新的工艺需求为了满足新的工艺需求，可以考虑以下改造方案：•增加多电机控制功能，支持多个电机的协同运行；•集成通信模块，实现设备与上位机的信息交互；•优化控制算法，提高响应速度和稳定性。

3.4 减少能耗，降低运行成本为了降低运行成本，可以采取以下措施：•优化控制策略，减少无功功率损耗；•引入能量回馈系统，将电机制动时产生的能量回馈给电网；•优化设备布局和散热系统，降低运行温度。

4. 实施计划实施高压变频器的维修改造需要以下步骤：1.分析现有设备的性能和问题，确定维修改造的目标和重点；2.研究和选择适合的改造方案，并进行仿真和实验验证；3.设计改造方案的详细技术方案和工艺流程；4.安排设备停机时间和维修改造工作的计划；5.实施维修改造工作，并进行设备的测试和调试；6.进行设备的运行试验和性能评估；7.完成维修改造工作的文档记录和总结。

邵阳学院毕业设计(论文)课题名称变频器调速系统的研究与应用学生姓名学号 2 6 院(系)、专业机械与能源工程学院机电一体化指导老师2006年6月5日邵阳学院毕业设计（论文）任务书注：1、此表由指导教师填写，经各系、教研室主任审批生效；2、此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

指导教师（签名）学生（签名）摘要变频调速具有高效率、宽范围和高精度等特点，是目前运用最广泛且最有发展前途的调速方式。

交流电动机变频调速系统的种类很多，从早期提出的电压源型变频器开始，相继发展了电流源型，脉宽调制等各种变频器。

目前变频调速的主要方案有:交-交变频调速，交-直-交变频调速，同步电动机自控式变频调速，正弦波脉宽调制(SPWM)变频调速，矢量控制变频调速等。

这些变频调速技术的发展很大程度上依赖于大功率半导体器件的制造水平。

随着电力电子技术的发展，特别是可关断晶闹管GT0，电力晶体管GTR，绝缘门极晶体管IGBT，MOS晶闸管及MTC等具有自关断能力全控功率元件的发展，再加上控制单元也从分离元件发展到大规模数字集成电路及采用微机控制，从而使变频装置的快速性，可靠性及经济性不断提高，变频调速系统的性能也得到不断完善。

本文针对变频调速器的电压选择方案，以及在运行中高次谐波的产生和抑制问题进行阐述和变频调速系统的应用举例关键词：变频调速谐波变频器AbstractThe characteristic of Frequency conversion adjustment of speed isthe high efficiency, the width scope and the high accuracy and so on. At present, it obtains the widespread utilization, and is most has the development future the velocity modulation way。

2021.14科学技术创新3.3kV 矿用组合高压防爆变频器设计探究吴世均（上海伟肯实业有限公司，上海201806）煤矿采掘面驱动刮板机、转载机和破碎机的设备，都要求无极调速、低频大转矩特性，传统的液力偶合器调速系统根本无法满足工况要求。

采掘面3.3KV 供电系统早已得到应用,3.3KV 防爆高压变频器应运而生。

本文以模块化思路实现高压防爆变频器设计，规避共整流方式的缺点，满足变频器故障不停运，快速维修的要求，为煤矿可靠地实现智能化生产做出一定贡献。

1项目概况本项目设计3.3kV 组合防爆高压变频器，包括两组合、三组合两个大的类型，每一个类型包括1250kW 和2000KW 两个功率段的变频器，由于涉及到多种变频器，而同功率的两组合和三组合变频器，物料类型相同，所以变频器主回路采用多个单独主回路拓扑结构，并且对主回路进行划分，形成了5个功能模块。

控制回路也进行划分，形成内控和外控两大模块。

相同功率的变频器，就可以直接使用这些功能模块，既减少了设计工作量，又利于提高生产和售后服务效率。

2整机设计矿用组合高压防爆变频器主回路采用交直交电压型拓扑，整流拓扑结构采用串联12脉动整流或者6脉动三相桥式整流、直流采用模块式薄膜电容、逆变采用一字型三电平拓扑。

如图1所示的12脉动的3.3KV 单台高压防爆变频器主回路拓扑图。

在三组合变频器中，含有三台相同的变频器，三台变频器的主回路完全相互隔离，其中任何一台变频器出现故障，可以直接断掉电源，启动备用变频器，或者剩下的变频器投入运行，不影响煤矿的生产。

可将图1的主回路划分为5个模块：（1）功率输入单元：包括高压继电器、预充电电阻、主真空接触器KM1和KM2。

（2）模组Z+U ：包括整流部分、均压电阻和逆变U 相。

（3）模组V+W ：包括逆变V 相和逆变W 相。

（4）储能单元，包括C1-C6的薄膜电容。

（5）功率输出单元，也就是输出电抗器，如图2所示。

在整机布局中，可以将组合变频器的所有功率输入单元统一放入外控腔，将剩下部分放置在变频腔中，这样组合变频器就由一个外控腔和多个变频腔构成。

YVF315～630系列高压变频调速三相异步电动机刘彦华;乔建伟;吴宣东【摘要】设计开发了新一代YVF315～630系列高压变频调速三相异步电动机,产品具有系统节能、低振动、低噪声、外形小、重量轻、型谱广、功率密度高、节能环保等特点.特别对变频调速系统节能、基本数据、高效设计、绝缘结构设计、强迫通风内外风路设计、绝缘端盖设计做了重点介绍.最后通过产品试验数据与目标数据对比,分析得出了该系列产品开发设计达到了预期目标.%Designed and exploited anewgeneration of YVF315 ～ 630 series high voltage varible frequency speed regulation three phase asynchronous motor,with features of energy saving,low vibration,low noise,small shape,light weight,wide spectrum,high power density,energyconservation,environmental protection,etc.The variable frequency speed regulation system,basic data,highefficiency design,insulation structure design,forced ventilation,both insideand outside the wind road design and insulation cover design were introduced,finally compared with the product test data and target data,the analysis showed that the development and design of this series product had achieved the expected goal.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)009【总页数】4页(P44-47)【关键词】YVF315～630;变频调速;风扇;端盖;设计;三相异步电动机【作者】刘彦华;乔建伟;吴宣东【作者单位】河南工业职业技术学院,河南南阳473008;卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司,河南南阳473008;卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司,河南南阳473008【正文语种】中文【中图分类】TM343随着电力电子技术、微电子技术的发展和中高压变频技术的不断进步，高压变频器技术越来越成熟。