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
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。
发电厂高压变频设计探讨
频 回路
理 的 高压 变频 器工作 频率 在 ２ ￣５ ｚ范 围是合 ０ ０Ｈ 适 的 ． 如果 长期工 作在 低频状 态 ． 于 电动机是 不 但 对 利的 应注意 工艺 专业滥 用变频 装 置的倾 向
２３２ 高压 变频器 的节 能计算 ．．
当 电动机 负载率 长期 在 ４ ％以下 ． ０ 或运 行 频率 在２ Ｈ ０ ｚ以下 时 ． 由于 电动机 自带 风扇 通风 量减 少 ． 会产生 电动 机过 热 ． 使绝 缘受 损 ， 时应 配置其 它独 这 立冷却 方式 。 高压变频 器 的节能计 算 中 ， 在 还应 包括 为满足 装置运 行环 境增 加 的空 调设备 ．这 些设 备是
影 响供 电的质量 高压 变频器 距 电动机越 近越 有利减 轻谐 波 的干
此接 线 的特点 为每 台电动机 为单 独 的工 频 回路 供 电 ． 电保 护无需 切换 。 由于变频 运行 时 ． 继 变频 器 已限制 了通 过接 触器 一 ＫＭ！２的故 障电流 ．所 以不 、 论 高压 侧采 用 Ｆ Ｃ或 断 路器 方案 ． 方案 均 不要 考 — 此 虑 工 频 与变 频 运 行 方 式切 换 的接 触 器 一 Ｍ ！ Ｋ 、 ２动 、
系统接 线如 图 ８所示 工频 与 变频切 换 可 以 自动进
行 。值 得 注意 的是 ， 电动机容 量影 响 。 图 ８中 高 受 若 压 熔 断器改 为高 压断 路器 ．由于高压 接触 器 的额定
短 时 耐受 电流值低 ． 校核 其热稳 定值 需
６ｋ 段 Ｖ
￡ ／ ｓ
图 ４ 单 元 级 联 变 频 器输 入侧 电流 波形
美 无谐 波 ” 频 器 ． 电动 机 和动力 电缆 的选 型也 无 变 对 特 殊要 求 。其输 入侧 电流 、 出侧 电压 、 出侧 电流 输 输
矿用高压变频器水冷系统的改造实践
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
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 (3)
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。
高压变频器硬件系统研究
Ｉ
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由于输 出电压总谐波失真较高 ， 谐波 电流会引起电动机
附 加 发 热 、转 矩 脉 动 。 因 此 需 要 加 入 滤 波 电路 ， 图 ３ 所 示 Ｌ ａ 、Ｌ ｂ 、Ｌ ｃ与 Ｃ ａ 、Ｃ ｂ 、Ｃ ｃ则 构 成 了 三 相 输 出 电压 的 滤 波
药知识产权 战略的法律依据。 （ ２ ）鉴于知识产权体系涉及企业信 息、技术 、经济 、法 律各有关部 门，传统 的企 业经 营模 式应 当摈弃。医药企业应 当成立知识产权法律 事务部，统一管理知识产权事务 ，使经 济信息 、技术手段 、法律 制度 得以综合协调。 （ ３ ）大 力加强 医药企业 知识产 权人 才队伍 的培养 与建 设 。其人才 范围应涵盖市场情报信息、医药学科研 、临床实
电压等级的影响 ，应用相对较 少。通过对 目前 国内外 高压 变频技 术的研 究比较 ，设 计 了一种 高压变频器；给 出了主回路和保
护 电路 的 原 理 图 ，并 对 其 进 行 说 明 。 关 键 词 ： 高压 变频 器 ； 保 护 电路 ； 原 理 图
Ｄ ０Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ３ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ８ ７ １ — ６ ３ ９ ６ ． ２ ０１ ３ ． ０ ６ ． ０ ３ ７
高 压 变 频 的 需 要 ， 因 此 逆 变 电 路 中 所 用 的 逆 变 器 件
Ｓ Ａ１ ． Ｓ Ａ ２ ，Ｓ Ｂ１ 一 Ｓ Ｂ ２ ，Ｓ Ｃ１ 一 Ｓ Ｃ ２和 并 联接 入 的 功 率 二 极 管均
为２ 个或者 多个 器件 串联 ， 这就需要考虑到均压的 问题 。 Ｌ ａ ＋
图 １ 系统 硬件
１ 概 述
众所周知 ， 我 围每 年 的 发 电量 大 约有 ６ ５ ％被 消 耗 在 电动 机上ｌ １ 】 。 油 田采 油 厂 电动 机 耗 电量 则 达 到 了 总 用 电量 的 ７ ０ ％。
毕业设计(论文)-变频器调速系统的研究与应用
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。
3.3kV矿用组合高压防爆变频器设计探究
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
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。
高压变频器控制策略的研究及应用
２ 异步 电机 直 接 转 矩控 制
设施 加 于电机 的三相 电源相 电压 瞬时值 为
１ 异步 电机数 学模 型及坐标变换
三相异 步 电机是 一个 非 线 性 、 强耦 合 的多 变
ｒＡ “ 一 Ｎ Ｕ Ａ “ Ｎ ０ ｏ
｛Ｂ “Ｎ＝Ｍｏ—Ｍｏ Ｂ Ｎ （） ３
量 系统 ， 直接 对其 控制 相 当困难 ， 经过矢 量变换 可 简化数 学模 型 。忽 略 磁 路饱 和 与 铁 心 损耗 ， 考 并 虑到转 子 回路输 入 电压 等 于零 ， 得 异 步 电机 在 可 任 意 两相旋 转坐 标系 中 的数 学模 型 。
ｗｄｈｍｏｕａｏ Ｐ ｉ ｄｌｉ ｔ ｔ ｎ（ ＷＭ）ｃｎｒｌ ｈｃ ａ ｄａ ｍ ｇｅ ｃ ｈｉ ｃｓｍ ｔｏ ａ ｔ ｄ ｃｄｉ ｄｔｌ ｔｅ ｕｐｓ ｏｔ ｉ ｎｍｅ ｓ ａｎｔ ａ ｌ ｕ ｅ ｄｗ ｓｎｒ ｕｅ ｅ ｉ ｈ ｒｏｅ ｏｗ ｈ ｉｃ ｎｏ ｈ ｉ ｏ ｎ ａ， ｐ
变频与调速
Ｅ ｃ ＭＡ
电 札 再拨 芾Ｊ ２１ ， （ ） 应用 ０２３ ４ ９
高压 变频 器控 制 策 略的研 究及应 用
李 楠 ， 余建 华 ， 濮 霞 ００６ ） ５ ０ １ （ 河北 军械 工程 学 院 ， 河北 石 家庄
摘
要： 介绍 了异步电机的直接转 矩控制 ， 它是基 于定子坐 标参考 系和空间 电压 矢量脉 宽调制 （ ＷＭ） Ｐ
（ ÷） ０～ 为例 ， 将空间电压矢量 Ｕ ～ 沿定 子磁 。 ，
’ ）
链相 同和 垂直方 向分 解 ， 即选定 子坐 标 为参 考坐 标 时 ， 到 （ ， ）分 量 ， 正 负 号 极 性 如 表 １ 得 其
所示 。
忽略定子 电压压降 ， 为正时 ， 当 定子磁链 幅值加 大 ； 当 ＝ ０时 ， 子磁 链 幅 值维 持 不 变 ； 定 当 ｕ 为负时， 定子磁链幅值减小。同理 ， “ 为 当 正时， 定子 磁 链 正 向旋 转 ， 电磁 转 矩 加 大 ； ＝０ “
(新)高压电机变频改造可行性研究报告
目录0 企业简介一、项目名称及承办单位二、拟建地点三、项目概况四、改造费用及效益分析：五、资金筹措六、项目前期工作情况及其配套条件七、变频调速改造实施方案八、企业能源管理情况九、企业节能量计算十、结论山西柳林电力有限责任公司高压电机变频改造项目可行性研究报告0.企业简介山西柳林电力有限责任公司位于吕梁市柳林县穆村镇安沟村，是山西省政府引进亚行贷款并配套内资兴建的火电企业。
总规划容量1400MW，一期工程建设规模为2×100MW，占地面积1011亩，建筑面积65068m3，总投资116509万元人民币。
公司于1993年12月开工建设，两台机组分别于1995年12月和1996年7月投产发电，现有职工863人。
投产十二年来，柳林电力有限责任公司不断跃上新台阶。
2001年被命名为“省级文明单位”，2002年跨入一流火电企业行列，2003年11月通过ISO9001国际标准质量管理体系认证，2004年被命名为省级“文明单位标兵”。
在电力体系深化改革的征程中，柳林电力有限责任公司开拓创新、于时俱进，建立了一套富有柳电特色的现代管理模式，全面提升了市场竞争能力，成为吕梁山上的一颗明珠。
目前，两台机组运行稳定，安全生产局面良好，经济指标优良，截止2009年底，连续安全生产达2323天。
近几年在企业得到良好经济效益的同时，通过不断的发展完善，采用先进、经济、行之有效的新技术装备，降低能耗，减少污染，提高了企业的经济效益，也拉动了吕梁地区电力工业的快速发展，产生了极好的经济效益和社会效益。
一．项目名称及承办单位：山西柳林电力有限责任公司二．拟建地点：山西柳林电力有限责任公司机房内三．项目概况1.高压电机变频改造必要性简述现我公司高压电机均为普通三相笼形异步电动机，由于很多情况不能满负荷运行，耗能大，故障多，就此问题，我公司曾进行过许多探讨，如针对送风机设计功率偏大，低负荷单送风机运行，但由此造成电机频繁故障，鼠笼条断裂。
浅谈高压变频器的原理及冷却方式
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。
变频柜通风散热的设计方法
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。
煤矿机电科长劳动模范先进事迹材料(共8篇)
煤矿机电科长劳动模范先进事迹材料（共8 篇）第1 篇：煤矿劳动模范先进事迹励志煤海博一流在大西北甘青交界的中华老字号窑街矿区这方黑色创业沃土上，有一位年轻有为的青年，他的名字已经响彻窑街煤电集团，激励着广大青工勤学知识、苦练技能、立志成才，他就是甘肃省劳动模范、全国全省煤炭五四奖章获得者、甘肃省技术标兵、感到甘肃“十大陇人娇子”的张国财，一名普通的技校毕业生，在煤矿电气维修这个平凡的工作岗位上，凭着自己对技术创新的浓厚兴趣和在工作实践中坚韧不拔的钻研精神，已成长为窑街煤电集团公司领导器重、工友仰慕的技术革新领军人物。
近年来，他带头革新的技术成果和改造项目多达 100 多项，为企业创造效益和节约资金 1 亿多元，总结出的采煤机 PLC 系统故障排除法、绞车保护系统预警法、水泵智能保护功能法等已在窑街煤电集团及甘肃部分煤矿推广应用。
以他为“塔尖”的“金字塔”式的技能人才培养工作成效显著，“以一带十、以十带百、以百带千”的导师带徒工作已形成规模，有 1300 多名技能人才在他和其他技术维修专家团队的带领下分布在集团公司各生产矿井，为集团公司的技术创新和安全生产做出了突出贡献，创造出了不可估量的经济效益和技术价值。
刻苦钻研，业务技能创一流。
张国财始终把专业技术学习作为一种精神追求和价值，积极将所学知识应用于工作实践。
他从煤矿技校毕业就立志扎根矿山奉献青春，参加工作 14 年来，他已逐步成长为窑街煤电集团公司机电系统的首席技能专家，他把学习作为一种爱好，每天坚持重点学研机械电气专业书籍，记写专业学习笔记 30 多万字，并注重学以致用。
2010 年，三矿五采区 300 型采煤机出现变频器故障，致使整个工作面无法生产，经厂家维修人员诊断为主控DSP 损坏，基本趋于报废。
若重新购进变频器将严重影响生产进程，且变频器价格昂贵，矿领导要求专业技术人员对变频器故障进行会诊。
得知此消息后，张国财主动要求参与此次诊断。
在缺少设备资料的情况下，他积极克服困难，发挥专业特长，认真分析判断，通过测量各关键点电位，在短短 2 小时内找到原因，成功运用专业技术的“手术刀”修复了这台“报废”的设备，为企业节约资金近 140 万元，这让在场的专业技术人员啧啧称赞。
高压变频器在锅炉风机系统中的应用分析
高压变频器在锅炉风机系统中的应用分析1. 引言1.1 背景介绍高压变频器在锅炉风机系统中的应用分析引言随着工业化的不断发展，锅炉作为工业生产过程中必不可少的设备之一，承担着燃煤、燃气等能源的燃烧工作，为生产过程提供热能和动力。
而锅炉的运行离不开风机系统的支持，风机系统的正常运转对于整个锅炉系统的稳定性和效率至关重要。
本文将对高压变频器在锅炉风机系统中的应用进行深入分析，探讨其优势、具体应用案例和挑战，并展望其在未来的发展前景。
通过研究高压变频器在锅炉风机系统中的应用，为工业生产提高效率、降低能耗提供理论支持。
1.2 问题阐述在锅炉风机系统中，由于风机的启动和调速过程需要消耗大量的电能，常常带来能源浪费和运行成本增加的问题。
传统的固定频率控制方式无法满足系统对灵活性和节能性的需求，因此需要引入高压变频器来提高系统的运行效率和降低能耗。
问题的核心在于如何有效地应用高压变频器来提高锅炉风机系统的运行效率，减少能源消耗。
需要深入研究高压变频器与锅炉风机系统的结合方式，分析其在系统中的优势和不足，探讨如何克服潜在的挑战，提升系统的性能和稳定性。
还需关注系统在实际应用中的具体情况，以案例分析的方式验证高压变频器在锅炉风机系统中的实际效果和价值。
通过深入研究问题的本质，可以为工程领域提供可靠的理论支持和实践指导，推动高压变频器在锅炉风机系统中的广泛应用，促进系统的节能降耗和运行效率的提升。
1.3 研究意义高压变频器在锅炉风机系统中的应用是当前工业领域的研究热点之一。
其在提高锅炉风机系统运行效率、节能减排等方面具有重要意义。
通过深入研究高压变频器在锅炉风机系统中的应用，可以有效解决传统电机启停频繁、能效低下等问题，提高系统运行的稳定性和可靠性。
研究高压变频器在锅炉风机系统中的应用还可以为相关行业提供技术支持和经验积累，推动我国工业领域的高质量发展。
深入探讨高压变频器在锅炉风机系统中的应用具有重要的理论和实践意义，对于促进工业领域的节能减排、提高生产效率具有积极意义。
高海拔条件下高压变频器的设计优化
高海拔条件下高压变频器的设计优化作者：何静来源：《西部论丛》2019年第31期摘要：目前高压变频器在高海拔应用条件下的需求日益增加，伴随着海拔的升高对设备的设计也提出了更高的考验。
尤其是海拔超过4000米的条件下，对设备的散热，绝缘提出了前所未有的挑战，本文就西藏地区的高原条件下变频器设计要点进行了分析，提出了各方面的优化手段和措施。
关键词：高海拔;变频器;绝缘;散热;移相变压器1 概述本文件就西藏地域名金属矿采选工程半自磨机配套的高压变频调速系统设计和研究进行了相应的介绍。
矿区位于冈底斯山脉与念青唐古拉山脉结合部位，平均海拔在5000m以上。
2高原气候条件对变频器性能的影响分析针对本项目高海拔现场对设备的影响主要方面分析如下：1）空气压力或空气密度对性能的影响气压低：电气间隙的击穿电压降低，绝缘强度降低空气稀薄：风流量减小，相对散热能力减弱2）变频器板卡上对气压敏感器件的影响3）电缆输送能力的影响4）二次器件海拔考虑5）变压器输出能力及绝缘的影响。
6）设备室内放置，紫外线辐射忽略不计。
3 针对高海拔应用采取的特殊设计方案针对高海拔环境对变频器可靠性及特殊设计要求，荣信公司采取针对性的措施，保证设备的稳定运行，具体方案说明如下：3.1针对击穿电压、绝缘强度降低的影响采取的措施根据国标《GB/T20626 特殊环境条件高原电工电子产品通用技术要求》及IEC; ;60664-1 ：2007中均规定海拔5000米时电气隙修正系数为“1.48”。
因此高压变频器中功率柜中的所有电气间隙均要按正常电气间隙的1.48倍进行考核。
但功率单元中的功率器件接线端子间电气间隙无法满足要求。
所以我们采用降低功率单元的电压，增加串联级数的方案来满足绝缘耐压及散热要求。
功率单元电压由原来的690V降低为460V，通过增加单元级数来满足输出电压的需求。
10kV等级变频功率系统按13级单元串联设计。
3.2针对空气稀薄：风流量减小，相对散热能力减弱采取的措施变频器柜体散热风机采用5000米高海拔产品，优化系统散热风路，使风流量有效通过功率器件和电容器，达到有效的冷却效果。
高压变频器散热与通风的设计.
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。
大功率变频器散热分析-民熔
大功率变频器散热-民熔变频柜变频器为商业和工业电机提供动力和控制，必须根据其设计和应用环境进行热保护。
变频器的主要优点是灵活的控制、平稳的启动和停机性能，以及在可变负载下运行的离心风机和泵所带来的显著节能。
大多数大功率变频器及其附属电子配件都被集成到电气机柜中。
变频器不但提高了系统效率，变频器本身的效率也非常高，损失只有2% 至4%。
然而，由于大功率变频器中电能转换很大，即使效率损失较低，也会导致数千瓦到数十千瓦废热的产生，必须设法将这些热量耗散掉。
在开放式风冷机柜中，要想排出这些热量很简单。
然而，在恶劣环境中，无法使用过滤风扇冷却或通过直接的空气流来冷却，外壳的热量管理就成为设计流程的重要组成部分。
研究策略，对于在恶劣环境中高效、被动且经济地冷却中、大功率密封外壳的变频器至关重要。
1、流通或密封开放式气流柜可让环境空气流通机柜，直接有效地冷却大功率模块。
不过，这种高效的冷却，可能会导致外部污染物进入外壳，通常使用风扇过滤系统，来过滤流入机柜的空气，从而最大限度地减少这些污染物。
过滤器有助于减少灰尘和碎片，但它们需要定期维护来清洁或更换过滤器。
密封外壳不允许外部空气进入机柜，而是用机柜内的空气来冷却电子产品，并通过热交换器将热量导出到环境空气中。
密封外壳可防止污垢、灰尘、湿度、盐雾和其它空气中的腐蚀性物质进入机柜，并影响电子元件的使用寿命。
这两种系统都适用于低功耗机柜。
然而，对于许多大功率变频器机柜来说，功耗水平高于空气冷却所能达到的水平。
低功率部件一般直接通过气流进行冷却，而较高功率的部件则通过设施冷却水、蒸汽压缩系统或泵送液体系统直接或间接冷却。
在这些系统中，大功率元件( 绝缘栅极双极晶体管、集成栅极换向晶闸管、硅控制整流器)，通常连接到流体冷却冷板上。
然后，流体使用蒸汽压缩系统或通过液气热交换器，将热量排放到环境空气中。
无论哪种情况，所需的环境空气热交换器都可以布置在设施内外。
这些系统的主要缺点是将流体引入机柜和冷却液管线进出机柜所带来的挑战。
变频器辅助开关电源的研究与设计
变频器辅助开关电源的研究与设计发布时间：2022-09-13T07:28:10.960Z 来源：《中国电业与能源》2022年第9期作者：戴文静[导读] 现代电力电子技术发展至今，已经成为一个日益完善的专业领域,变频器通过改变电动机工作频率等方式,来调控电机的电力设备。
戴文静东部储运南京输油处六合站南京市六合区 211500摘要：现代电力电子技术发展至今，已经成为一个日益完善的专业领域,变频器通过改变电动机工作频率等方式,来调控电机的电力设备。
开关电源作为电力电子器件中重要的分支,通过开关电源给变频器的控制电路和驱动电路供电,而开关电源的性能直接影响到了变频器的工作质量。
因此本文在变频器的工作机理基础上,研究了一个双路输出的辅助电源设计,用以克服大停电时对变频器所产生的不良影响。
关键词：变频器；辅助开关电源；辅助电源设计引言随着现代电力电子技术不断的进步以及计算机控制技术的迅速发展，电气传动的技术也在不断地更新，交流电机变频调速有许多的优点，例如节约电能，改善产品生产技术特点，提高产品质量，以及改善运行环境等等。
以某输油站变频输油泵机组为例，自2015年投入使用至2020年11月累计运行了32670小时，相较于传统通过调节输油泵出口阀来控制排量的方式来说变频调节节能效果明显，启用变频泵相对于之前每天可节约1.5万度电，年均节约270万元。
而不可忽视的一方面是被动停电对变频器造成的影响是不可逆的，因此对变频器辅助开关电源进行研究和设计，有助于保护变频器安全稳定的运作，延长变频器设备的生命周期。
一、变频器的工作原理变频器的运行原理是透过运用电子技术和变频仪科技,以调整系统工作电源频数的方法来调节交换计算机的功率调节装置。
常用的供电类型包括交流电源和直流电源,而一般的直流电源大多是由交流供电经过变压器变压,整流电路及滤波电路后而获得的。
因此交流供电在人们所用开关电源中占了全部人类所用开关电源的95%左右。
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收稿日期:2006-01-24作者简介:黄 炜(1980-),男,江西新余人,硕士研究生,研究方向为电力电子技术,电力系统自动化.文章编号:1005-0523(2006)05-0105-04高压变频器散热系统的研究与设计黄 炜1,何人望1,周 瑜2(1.华东交通大学电气与电子工程学院;江西南昌330013;2.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室710049)摘要:针对6K V/2.5K W 的高压变频器散热系统进行了研究与设计.在对高压变频器散热系统提出总体要求的情况下,通过对散热器的设计和选择来对高压变频器主要器件(如:IG CT ,二极管等)进行散热方面的保护.而后,对风机和风道进行设计,并通过气体体积流量数据证明散热系统能够满足高压变频器运行的需要.关 键 词:高压变频器;散热器;IG CT;风机;风道中图分类号:T M921 文献标识码:A1 引言随着电力电子装置向小型化和轻量化发展,更有效的散热技术成为了研究的重点,而如何设计出符合系统要求的散热系统则是电力电子装置研究中的热点与难点之一[1].高压变频器的散热系统,主要是针对功率半导体开关器件来设计.原因在于高压变频器发热的绝大部分是由于功率开关器件的损耗功率所引起的,或者说功率开关器件是高压变频器主要的热量来源.而功率开关器件本身对温度又比较敏感,温度的变化会影响器件的开通、关断过程,影响高压变频器的工作性能.而且当温度过度增高时,甚至会导致功率开关器件的永久损坏,从而使变频器无法工作.因此,大功率高压变频器的散热系统设计的好坏,直接关系到变频器能否安全稳定的工作.2 高压变频器散热系统设计的总体要求现今,在高压变频器的散热系统中,一般有强迫风冷散热和水冷散热两种方式.有资料表明,强制风冷的散热效果是自然风冷的10～20倍;水冷的散热效果是自然冷却的100～120倍[2].虽然后者具有极高的散热效率,但通常系统结构复杂,造价昂贵.因此,在本次设计高压变频器的散热系统时,采用强迫风冷散热.散热器的主要功能是保护半导体器件使其免受作为自身副产品产生的热量扰动而不正常运行.实际上,热传输与电传输有着极大的相似性,传输过程也有稳态和瞬态之分.热传输遵从热路欧姆定律:ΔT =PR th (1)式中:△T —温度差℃(相当于电势差);P —耗散的功率W (相当于电流);R th —热阻℃/W (相当于电阻).从上式出现的热阻主要由三部分组成:PN 结-管壳的热阻R thjc ,管壳-散热器的热阻R thcs ,散热器-环境介质的热阻R thsa .其中第一种热阻由生产器件的厂家决定,是个定值,后两种热阻都可以通过选择不同的散热器而改变.我们在进行择散热的设计时,主要的也就是通过选择合适的后两种热阻以达到散热要求.在多数情况下,(1)式常常写成如下形式:ΔT =P (R thjc +R thcs +R thsa )(2)除冷却方式和热阻R th 之外,在高压变频器散热系统的设计中以下参数是必须预先给定的[3]:3占据空间的有效容积;第23卷第5期2006年10月华东交通大学学报Journal of East China Jiaotong University V ol.23 N o.5Oct.,20063电力半导体器件的最高允许结温T jmax;3电力半导体器件的耗散功率P Loss;3电力半导体器件工作时的最高环境温度T A;那么,我们在已知上述条件下,可以得出总的最大容许热阻,并进而可以确定所需散热器的性能要求指标.最大容许热阻为:R th=R thjc+R thcs+R thsa=(T jmax-T A)/P loss(3)对于风机选择和风道的设计应作如下条件约束.在强迫风冷方式下,散热器的热阻与风机提供的风压和风量有较大的关系.风机的风压应该根据在散热器设计时所需要的热阻,通过查找热阻-风压曲线来确定.风机的风量可以采用如下经验公式: P=Q ×10-3ρc(T0-T A)(4)式中:Q—柜内总发热量,W;ρ—空气密度,kg/ m3;c—空气的比热容,k J/(kg·K);P—流量,m3/s; T0—排气口的空气温度,℃;T A—环境温度,℃.这样,根据风压和风量,就基本上可以确定风机的型号.而风道设计的基本原则是:一方面应该引导气流冲击散热器的散热表面,从而增强热交换,提高散热效果,另一方面要减少风道的风阻,以防止气流的压头损失过大.此外,出口风道还应保证热气流能顺利排出.3 6kv/2.5kw高压变频器散热系统的具体设计3.1 高压变频器的主电路结构图1所示的为所要研究的高压变频器的主电路结构,它采用24脉波不控整流桥和中性点箝位三电平SPW M逆变桥构成[4,5].3.2 整流桥主要功率器件二极管的散热损耗在散热设计时应先计算各种功率器件上的损耗.首先,对二极管整流时的功耗进行计算,二极管整流时的功率损耗计算式可以参考下式:P Diode=δI m V F+0.5I m V DM t rr f+(1-δ)I rm V R(5)式中:δ—占空比;I m—导通电流最大值,A; V F—二极管导通压降,V;V DM—截止承受反向电压,V;t rr—反向恢复时间,s;I rm—漏电流,A;V R—反向电压.由(5)和(3)式可以计算出整流桥的散热器所需要的热阻,考虑一定安全裕量的情况下,二极管散热器的热阻计算出应为0.15℃/W左右.3.3 逆变桥主要功率器件IG CT的散热损耗三电平逆变器的开关器件的损耗与开关器件的工作状态有很大的关系.对于三电平逆变桥,由图1可知,T1、T4只在半个工频周期内处于开、关状态,存在开关损耗,而在另半个工频周期内始终处于截止状态,可以近似考虑无损耗.T2、T3在半个工频周期内处于开、关状态,存在开关损耗,而在另半个工频周期内一直处于导通状态,存在通态损601 华东交通大学学报 2006年耗.因此,T 2、T 3的发热最厉害,对散热的要求也最高,在设计散热时要特别注意.IG CT 的通态损耗可以根据IG CT 导通时的饱和压降和电流来计算,如式(6): P on -state (T )=V T 0I T AV +γT I 2rms (6)式中:V T 0—IGCT 通态时门槛电压,V ;I T AV —等效电流,A ;r T —通态电阻,Ω;I rms —电流有效值,A.IG CT 的开、关损耗为: P sw (T )=(E on +E off )·f sw(7)式中:E on —IGCT 开通损耗,J ;E off —IG CT 关断损耗,J ;f sw —开关频率,H z.IG CT 的开通损耗和关断损耗可根据产品手册上的相关曲线查取.因此,IG CT 的总损耗为: P (T )=P on -state (T )+P sw (T )(8)由式(8)和式(3)可以计算出IG CT 用散热器的热阻.根据IG CT 产品手册提供的相关数据和并考虑实际的需要,IG CT 的热阻计算出应小于0.04℃/W.3.4 散热器的选择根据以上的计算,我们选择的散热器为西安电子科技有限责任公司研制的XF97-A 型的散热器.XF97-A 型的散热器是专门为IG CT 器件散热设计的,它具有体积小,散热面积大,散热效率高等特点.表1给出了它的散热特性.由表1可以看出,在风压和风量适合的条件下,该型号的散热器可以满足IG CT 散热时的使用要求.表1 XF97-A 型风冷散热器热特性表(管心直径78mm )风压/Pa 300400500600700800风量384551566065单面散热热阻/K /kW 30.028.026.325.224.423.7双面散热热阻/K /kW 41.237.134.732.931.230.03.5 风机选型和风道设计在风机选型和风道设计时,应先计算出的每个柜体的总热量.在发热量计算时,除了考虑功率开关器件的损耗外,还需要考虑回路母线的发热和吸收回路的损耗.然后根据式(4),可以计算出所需风机的风量大小;根据散热器热阻要求,可以确定风机的风压.从而可以确定所需风机参数,选择适当的风机.计算表明,当逆变侧采用3个功率柜时,每个柜体的总发热量约为11kW 左右.考虑风道引起的风压损失等因素,每个柜体所需风机的风量不应低于1000L/s ,风压不低于700Pa.变频器散热系统结构采用了前进风,后出风的方案,如图2所示.柜体的前部用于安装IG CT 组件,柜体后部为一个独立的封闭风腔,IG CT 组件中的每一个散热器都通过独立的引风罩与风腔相连.置于柜体顶部的抽风机迫使外部气流从前门进风口进入柜体内,穿过IG CT 组件的散热器并发生热交换后被引入到风腔,然后经出风口排出.由于组件的每个散热器都通过独立的风罩与风腔密封连接,迫使气流通过散热器齿间间隙,因此保证了气流与散热器的热交换面积,提高了气流的利用率.为了保证进入柜体的气流洁净,还应在入风口设置滤网.701第5期 黄 炜,等:高压变频器散热系统的研究与设计 为验证设计的风道及选择的风机是否满足散热的基木要求,对图2所示柜体的布局进行了空气流量的测量.测量断而选在风机出口的A-A面上,如图3所示,共设置9个测点,各测点的半径分别为:r0=0,r1=25mm,r2=50mm,r3=75mm,r4=100mm,r5=125mm,r6=150mm,r7=175mm,r8=199 mm.表2所示实验采用毕托管测量气流速度的测量数据.由测试的结果可见,设计的风道和选择的风机均能满足散热要求.表2 流量测量数据(300V时,气体体积流量Q=1000L/s;400V时,气体体积流量Q=1333L/s)测点序号i风机风压/V012345678测点半径ri/mm 3004000255075100125150175199液柱长度L/mm 300400121611151115121645523445214818201317速度m/s 3004006.7967.9856.5017.2396.5017.2407.0757.98712.80814.30911.14012.7979.00713.9498.3528.9656.8038.2274 结语对6kV/2.5kW高压变频器的散热系统进行了研究与设计.在提出总体要求的情况下,针对高压变频器主要器件进行散热设计并选择出了散热器型号和风机、风道.而后,对气体流量进行测量与记录,气体体积流量数据证明散热系统能够满足高压变频器运行的需要.参考文献:[1]费万民,姚文熙,吕征宇,等.中高压变频调速技术综述[J].电力电子技术.2002,63,(2):74～78.[2]杨 旭,马 静,张新武,王兆安,等.电力电子装置强制风冷散热方式的研究[J].电力电子技术,2000,34(4): 36～38.[3]张舟云,徐国卿,沈祥林.牵引逆变器散热系统的分析与设计[J].同济大学学报.2004.38(15):67～72.[4]刘文华,宋强,严干贵,等.采用IG CT电压型三电平逆变器的高压变频调速器[J].电力系统自动化.2002,26(20):61～65.[5]Wang Dan,Mao Chengxiong,Lu Jiming,et aL.Design ofSnubber for Series IG CTs Used in High P ower and Medium V oltage C onverter[A].38th International Universities P ower Engineering C on ference(UPCE)[C]2003:157～160.R esearch and Design of H eat Sinking in H igh2voltage I nvertersHUANG Wei1,HE R en2w ang1,ZH OU Yu2(1.School of E lectrical and E lectronic Eng.,East China Jiaotong Univ.,Nanchang330013;2.S tate K ey Laboratory of E lectrical Insulation and P ower Equipment,X i’an Jiaotong University,710049,China)Abstract:In this thesis,heat sinking system in6kv/2.5kw high2v oltage inverter is studied and designed.Main electron2 ic com ponents(such as IG CT,diode)are protected by designing and selecting heat Sinking.Then,fan and wind duct are designed.According to data of air flux,it is verified that the heat sinking system can protects high2v oltage inverter.K ey w ords:high2v oltage inverter;heat sinking;IG CT;fan;wind duct.801 华东交通大学学报 2006年。