大功率高压变频器的散热分析.pdf

变频器是一种电力控制装置，它通过电力半导体器件的通断作用，实现将工频电源转换为另一频率的电能输出，用以控制电动机等设备的运转速度。随着电力电子技术和微电子技术的快速发展，高压大功率变频调速装置的技术日趋成熟，解决了长期以来困扰行业的高压难题。例如，通过器件的串联或单元的串联，使得变频器能够有效地处理高压问题。 在变频器的使用和维护中，高温环境下的散热问题极为关键。变频器在高温条件下运行时，需要特别注意以下几点：监控人机界面显示参数，确保变频室环境温度维持在-5℃至40℃之间，移相变压器温升不超过130℃。夏季高温时需加强通风散热，避免尘埃、腐蚀性气体等有害物质侵入变频器。此外，变频器柜门过滤网要定期清扫，确保进风口无堵塞。还要注意设备的环境干净整洁，通风和照明良好。 散热技术在电力电子设备中是保障其正常运行的关键环节。对于大功率高压变频器而言，其功率器件的热设计直接关系到设备的可靠性与稳定性。变频器功率器件在高温条件下可能会因散热不当而导致热失效，据统计超过一半的电子热失效是由于温度超过额定值引起的。因此，散热设计要保证设备在高温工作时的热稳定性。 散热计算是确定散热需求的重要步骤。散热来源主要包括隔离变压器、电抗器、功率单元和控制系统等，而主电路电子开关的功率器件散热设计和功率单元的散热设计最为关键。为满足大功率高压变频器的要求，散热计算需要优化散热与通风方案，并进行合理的设计与计算以实现高效散热。 排风量计算在确定散热器最高温度达到需求时的最小风速至关重要。风量的计算公式为：Qf=Q/(Cpρ△T)，其中Qf是强迫风冷系统所需风量，Q是被冷却设备的总热功耗，Cp为空气比热，ρ为空气密度，△T是进、出口处空气的温差。据此确定的风量和风压还需用于选择风机型号，以保证风机工作在效率最高点，延长风机寿命并提高设备通风效率。 风道设计对于散热系统的整体性能有着决定性的影响。串联风道设计结构简单，风阻小，但上面功率单元散热效果较差。并联风道设计整体散热效果好，提高了设备的可靠性，但增加了体积和风流量不一致的问题。根据串联风道和并联风道的特点，三环公司高压变频器选择并联风道设计，并形成独家的结构专利技术。 仿真分析是一种通过软件在不同结构和层次上对系统散热、温度场和内部流体运动状态进行高效、准确和简便定量分析的技术。通过仿真分析可以评估散热结构，根据仿真结果进行修改，直到达到满足要求的结果。这种方式可以有效控制热失效，显著提高设备的可靠性和稳定性。 变频器通常用于变速驱动电动机，以达到节能效果。高压变频器适用于额定电压在3kV至10kV之间的电动机，适用于大功率风电、水泵等设备的变频调速，可以带来显著的节能效果。相较于低压变频器，高压变频器因其高电压等级，能更好地适应大功率设备的需求。