变频器散热设计
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[讨论] 变频器散热设计
以下资料主要是在网上搜集来的，加了点个人的理解，目的是将其作为自己在散热知识掌握程度的一个小结，希望对同行设计人员有个参考作用，由于本人学识肤浅，更希望得到同行老师指点一二，我将受益不
菲！！！下面开始了
以18.5KW变频器举例
"通常散热器的设计分为三步
1:根据相关约束条件设计处轮廓图。
2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化。
3:进行校核计算"
变频器发热主要是来自功率模块IGBT和整流桥，必须通过散热器导热，采用自然风冷或强迫风冷将热量散发出去。
“散热器冷却方式的判断
对通风条件较好的场合：散热器表面的热流密度小于0.039W/cm2，可采用自然风冷。
对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度小于0.024W/cm2，可采用自然风冷。
对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷”
注：“ ”中的文字是转摘来的，不知道依据，也不太理解。
以下同，不再说明！
“自然冷却散热器的设计方法
考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距，一般齿间距=<1/4的散热器高度”
变频器首先按照模块放置要求，预先确定外形尺寸为宽*长*厚260*220*50
先看看自然风冷，按照上述原则，选择镇江长虹散热器有限公司的DY-V系列散热器，见下图
「该帖子被令狐不冲在2008-8-22 18:32:18 编辑过」
变频器发热量为额定功率P的5%-6%
18.5kw变频器发热量计算
Q热=6%P=6%*18.5=1.11(kw)=1110(W)
P为变频器额定功率
型材散热器表面积计算
A=UL
式中：U 散热器翅片横截面的周长，cm
L 散热器的长度，cm
A=2422.5209*220*10-2=5329.545(cm2)
散热器表面的热流密度Q热/ A =1110/5329.545 =0.208 (W/ cm2)>= 0.039W/cm2
计算出来的散热器表面的热流密度，远大于限制的0.039W/cm2，就算加长加厚散热器，增大表面积，也远远不够，所以不能采用自然风冷，要采用强迫风冷
散热器的布置见下图
“也有将散热器热阻RTf来作为选择散热器的主
要依据。Tj、RTj是半导体器件提供的参，P是耗散功率，RTc可以从热设计专业书籍中查到。下面介绍一下散热器的选择。
（1）自然冷却散热器的选择
首先按以下式子计算总热阻RT和散热器的热阻RTf，即：
RT=(Tjmax-Ta)/Pc
RTf=RT-RTj-RT。
算出RT和RTf之后，可根据RTf和P来选择散热器。选择时，根据所选散热RTf和P曲线，在横坐标上查出已知P，再查出与P对应的散热器的热阻R'Tf。
按照R'Tf≤RTf的原则选择合理的散热器即可。
（2）强迫风冷散热器的选择
强迫风冷散热器在选择时应根据散热器的热阻RTf和风速来选择合适的散热器。”
又有见
“1. 概念
(1) 元件工作结温Tj：即元件允许的最高工作温度极限。本参数由制造厂提供，或产品标准强制给出要求。
(2) 元件的损耗功率P：元件在工作时自身产生的平均稳态功率消耗，定义为平均有效值输出电流与平均有效值电压降的乘积。
(3) 耗散功率Q：特定散热结构的散热能力。
(4) 热阻R：热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升。
R = ΔT / Q
2. 散热器的选配
设环境温度为Ta。散热器的配置目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源＿即结点的温度不超过Tj。用公式表示为
P < Q = ( Tj - Ta ) / R ①
(当然，热量的消散除对流传导外，还可辐射。在后面讨论)
而热阻又主要由三部分组成：
R = Rjc + Rcs + Rsa ②
Rjc：结点至管壳的热阻；
Rcs：管壳至散热器的热阻；
Rsa：散热器至空气的热阻。
其中，Rjc与元件的工艺水平和结构有很大关系，由制造商给出。
Rcs与管壳和散热器之间的填隙介质（通常为空气）、接触面的粗糙度、平面度以及安装的压力等密切相关。介质的导热性能越好，或者接触越紧密，则Rcs越小。
(参考值：我厂凸台元件的风冷安装，一般可考虑Rcs≈0.1Rjc)
Rsa是散热器选择的重要参数。它与材质、材料的形状和表面积、体积、以及空气流速等参量有关。
综合①和②，可得
Rsa <〔( Tj - Ta ) / P〕- Rjc - Rcs ③
上式③即散热器选配的基本原则。
一般散热器厂商应提供特定散热器材料的形状参数和热阻特性曲线，据此设计人员可计算出所需散热器的表面积、长度、重量，并进一步求得散热器的热阻值Rsa。”
此种方法没试过，因为具体到某种型号的散热器的性能曲线，不容量获得。
既已采用强迫风冷，就要选择风机
“设定肋基温度为+80℃，用整机的高温环境温度+50℃作为进口空气温度，设定出口空气温度为+60℃，定性温度为tf =(60+50)/2=55℃
强制风冷所带走的热量大约是总损耗功率的90%，其余10%主要靠电源外壳向外的热辐射以及自然对流散
掉”
通风量的计算
Q热'=Cp*ρ*Q风*Δt
Q风=Q热*60/(Cp*ρ*Δt)
式中：CP 空气的比热（J∕kg?℃）1005J/(kg?K)；
ρ 空气的密度（kg/m3）1.06kg/m3；
Q风通风量（m3∕min）；
Q热' 风机带走的热量（W），Q热*90%；
△t 空气出口与进口温差（℃）一般是10℃-15℃；不知道此依据是什么
Q风=Q热'*60/(Cp*ρ*Δt)=90%*Q热*60/(1005*1.06*△t)=0.051*Q热/△t=0.051*1110/10=5.66 (m3/ min)
上式Q风=0.051*Q热/△t变化一下Q风=0.051*P机*60/△t=3.06*P机/△t 式中P机为变频器额定功率，kw
是我常用的公式，作为计算所需风量的依据，个人以为△t取10偏低，理论风量太大，实际上也没有测量
过
正好手头有一本科畅公司的风机说明书，上有风量计算公式，Q风=1.76P/(t2-t1) (CFM)英尺3/min =0.0 5P/(t2-t1) (m3/min)
举有一例：Air Flow=1.76*1000/(59-20)=45(CFM) (发热量1000W，出口温度59℃，进口温度20℃)
温差达39℃，到底应该是多少比较合适，晕！
理论计算出来的风量值，考虑到风量损失及安全性等因素，要乘以1.5-2倍，Q风…>=1.5Q风
选用台湾建准KD2412PMBX_6A 风量120CFM= 3.4m3/min根据冷却方案，确定了强迫风冷，重新选定散热器，选择无锡鸿祥散热器有限公司的插片式散热器，见图，轮廓尺寸是根据元器件的放置大致初定的，下面就要校核。
散热器的校核计算
换热方程式
Q热=h.A·△t·ηf
式中: Q热电子设备的耗热，W
h 总换热系数，W/m2·℃
A 有效换热面积，m2
△t 对流平均温差，℃
ηf 换热效率
这个公式是电子设备热设计标准手册上查到的，不会有错，就看怎么理解参数了。
但中国电子科技集团公司第14研究所夏爱清的那篇文章上的公式与之相比有点区别，摘录如下：
以下简称夏文
“Q0=hPLC·(t0-tf)
设定ηf为肋片散热效率，则实际散热量为：
Q= Q0·ηf=hPLC·△t·ηf
式中，h为对流换热系数，W/m2·℃；P为肋片横截面周长，m；Lc为修正长度，m；△t为流体与壁面的温差，℃。
设定肋基温度为+80℃，用整机的高温环境温度+50℃作为进口空气温度，设定出口空气温度为+60℃，则：
△t=80-50=30℃定性温度为tf =(60+50)/2=55℃”
这里将△t=30℃，我理解为散热器铝片与环境温度差
但P.LC 不理解，肋片横截面周长*修正长度，得到的结果是什么面积呢？
回到换热公式，先来求h，总换热系数
h=λ.Nu/d
式中：h 换热系数W/m2.℃
λ 空气的换热系数W/m.℃0.029W/(m·K)
Nu 努谢尔特数
d 当量直径，m
当量直径d=4A/U
式中：A 散热片中每两个肋片围成的面积，m2
U 散热片中每两个肋片围成的周长，m
从图3可以看出每两个肋片围成的尺寸是5.2*79
d=4A/U=4*0.0052*0.079/2(0.0052+0.079)=0.00976m
下面求努谢尔特数Nu
要求出努谢尔特数Nu ，先要求出雷诺数Re
Re=vd/ ν
式中：Re 雷诺数
v 空气流速m/s
d 当量直径m
ν 运动粘度18.9×10^-6m2/s
空气流速v和风机相关，v=Q风*90%/A
Q风风机的标称通风量考虑到侧隙和底缝及同风量不均匀等因素，所以按90%计算
A 通风孔的面积这个我也有疑虑，是机箱出风口面积还是进风口的面积，又或是散热器的肋板风道面积呢？夏》文中，风机是贴着板壁放置，向里吹风，所以此面积是机箱板壁进风口的面积，我的这个没有板壁阻挡，只有安全罩，向外排风的，面积应该采用哪个呢，我这里采用机箱上部出风口的孔洞面积，120* 120 mm2
v=Q风*90%/A=4.2*90%/(0.12*0.12)=262.5(m/min)=4.375(m/s)
Re=vd/ ν =4.375*0.00976/18.9×10^-6=2259
由2200 Nu=0.116(Re^2/3-125)Pr^1/3[1+(d/L)^2/3(μ′/μ)^0.14] 式中：Re 雷诺数 Pr 普郎特数查得Pr=0.7 d 当量直径m L 散热器长度m 初步定为220mm μ 动力粘度20.1×10^-6kg/(m.s) μ′ 为空气定性温度为+50°C时的动力粘度，19.6×10^-6 kg/(m.s) 上式是《夏》文引用的。在《电子设备手册》中，也提到到了努谢尔特数Nu计算， Re<2200 层流状态Nu=1.86(Re.Pr.d/L)^1/3.(μ′/μ)^0.14 Re>10^4 紊流状态Nu=0.023Re^0.8.Pr^0.4 偏没有2200 Nu=0.116(Re^2/3-125)Pr^1/3[1+(d/L)^2/3(μ′/μ)^0.14] =0.116(2259^2/3-125)*0.7^1/3[1+(0.00976/0.22)^2/3*(19.6*10^-6/20.1*10^-6)^0.14=5.5 现在可以计算对流换热系数了 h=λ.Nu/d=0.029*5.5/0.00976=16.34 (w/m2.k) 再来计算总的换热量 Q热=h.A·△t·ηf ηf 按0.9取值，也没什么依据，有按0.95取的 A = 5.2*79*220*40*10^-6=3.615m2 Q热=16.34*3.615*30*0.9=1594 (W) 总散热量1594W，加上散热器其它表面的辐射散热和自然对流散热，完全能满足18.5kw变频器的工作需要了。 校核完毕，有点乱，还需时间整理。 高压变频器冷却方案 由于变频器本体在运行过程中有一定的热量散失，为保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 1.1系统介绍 为了提高高压大功率变频器的应用稳定性，解决好高压变频器环境散热问题。目前常用的办法是：密闭式空调冷却。该方法主要是为高压变频器提供一个固定的具有隔热保温效果的房间，根据高压变频器的发热量和房间面积大小计算出空调的制冷量，从而配备一定数量的空调。 采用空调冷却时，房间的建筑面积过大会增加空调冷却负荷。同时，由于变频器排出的热风不能被空调全部吸入冷却，因此，造成系统运行效率低，造成节约能源的二次浪费。变频器室内的冷热风循环情况如下图所示。 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。 1.2空调技术特点 a)高效制冷 b)广角送风，室温均匀舒适 c)防冷风设计，送风舒适 d)独立除湿 e)低温、低电压启动 f)室外机耐高温运转 g)室内密闭冷却 h)防尘效果好 i)运行成本高 变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行，具有节电功能，是事实。但是他的前提条件是：第一,大功率并且为风机/泵类负载；第二，装置本身具有节电功能（软件支持）；第三，长期连续运行。这是体现节电效果的三个条件。除此之外，无所谓节不节电，没有什么意义。 变频节能 什么是变频器 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 PWM和PAM的不同点是什么 PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 电压型与电流型有什么不同 变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。 为什么变频器的电压与电流成比例的改变 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 变频器的散热方式介绍 从目前变频器的构造分析，散热一般可分为以下三种：自然散热、对流散热、液冷散热。 1、自然散热 对于小容量的变频器一般选用自然散热方式，其使用环境应通风良好，无易附着粉尘及飘浮物。此类变频器的拖动对象多为家用空调、数控机床之类，功率很小，使用环境比较优良。 另外一种使用自然散热方式的变频器容量并不一定小，那就是防爆变频器。对于此类变频器小容量可以选用一般类型的散热器即可，要求散热面积在允许的范围内尽可能的大一些，散热肋片间距小一些，尽可能的增加热辐射面积。对于大容量的防爆变频器，如使用自然散热方式建议使用热管散热器。热管散热器是近年来新兴的一种散热器，它是热管技术与散热器技术结合的一种产品，它的散热效率极高，可以将防爆变频器的容量做的比较大，可达几百kVA。这种散热器相对普通散热器，所不同之处就是体积相对大，成本高。这种散热方式与水冷散热相比较还是有优势的：水冷要用水冷器件，水冷散热器以及必不可少的水循环系统等等，其成本比使用热管散热器散热高。业界反映热管散热器性能好，值得推广。 自然散热的另外一种方式就是“穿墙式”自然散热，这种散热方式最多减少80%的热量，其特点是变频器的主体与散热片通过电控箱完全隔离，大大提高了变频器元器件的散热效果。如图1b所示。这种散热方式最大的好处就是可以做到定时清理散热器，且能保证电控箱的防护等级做得更高。象常见的棉纺企业由于棉絮过多，经常容易堵塞变频器的通风道，导致变频器的过热故障，用穿墙式自然散热就能很好得解决这一问题。 2、对流散热 对流散热是普遍采用的一种散热方式，如图2所示。随着半导体器件的发展，半导体器件散热器也得到了飞速的发展，趋向标准化，系列化，通用化；而新产品则向低热阻，多功能，体积小，重量轻，适用于自动化生产与安装等方向发展。世界几大散热器生产商，产品多达上千个系列，并全部经过测试，提供了使用功率与散热器热阻曲线，为用户准确选用提供了方便。同时散热风机的发展也相当快，呈现出体积小，长受命，低噪声，低功耗，大风量，高防护的特点。如常用的小功率变频器散热风机只有25mm×25mm×10mm；日本SANYO长寿命风机可达200000h，防护等级可达IPX5；更有德国ebm大风量轴流风机，排风量高达5700m3/h。这些因素为设计者提供了非常广阔的选择空间。 对流散热正是由于使用的器件(风机、散热器)选择比较容易，成本不是太高，变频器的容量可以做到从几十到几百kVA，甚至更高(采取单元并联方式)才被广为采用。 3、液冷散热 水冷是工业液冷方式中较常用的一种方式，如图3所示。针对变频器这种设备选用该方式散热的很少，因为它的成本高，用在小容量变频器时体积大，再由于通用变频器的容量在几kVA到近百kVA，容量不是很大，很难将性价比做到让用户接受的程度，只有在特殊场合(如需要防爆)以及容量特别大的变频器才采用这种方式。 水冷变频器在欧洲已有近十年的历史，广泛应用于轮船、机车等高功率且空间有限的场合。相对于传统的风冷变频器，水冷变频器更有效地解决了散热问题，从而使高功率变频器 变频空调电子散热仿真优化设计 发表时间：2019-09-10T09:56:03.813Z 来源：《当代电力文化》2019年第09期作者：李军 [导读] 以某款变频空调室外机为研究对象，在不改变室外机的整体结构前提下，利用CFD模拟手段进行电子散热仿真分析并进行优化设计，经实验方案验证，最终找到优化计算办法。 广东美的制冷设备有限公司广东佛山 528311 摘要：为节约开发成本，缩短开发周期，更好满足市场需求，本文以某款变频空调室外机为研究对象，在不改变室外机的整体结构前提下，利用CFD模拟手段进行电子散热仿真分析并进行优化设计，经实验方案验证，最终找到优化计算办法。 关键词：变频空调；电子散热；CFD；优化 1 变频空调的工作原理及特点 1.1 变频空调的工作原理。变频空调以其高性能、高技术获得空调行业和用户的认知，众所周知的传统空调一定频空调是在220V、50Hz的条件下工作的，而变频空调是根据变频器改变压缩机的供电频率。变频空调的启动电压较小，可在低电压和低温度条件下启动，可根据室内环境温度，来调节压缩机的转速进而调节制冷量，达到人们所要求的舒适环境。针对一些电压不稳定或冬天室内温度较低而空调难以启动的地区情况，变频模式有一定的改善作用。通过压缩机的无级变速，可满足更大面积的制热、制冷需要。变频空调还分为交流变 频和直流变频之分，交流变频就是根据室内温度和自己所设定的温度差值通过控制器处理产生频率信号，控制电路产生电压加载到压缩机的电机上，改变压缩机的转速，来达到调整压缩机的制冷量实现最终目的。直流变频是改变电压提高永久磁铁转子的转速，通过调节压缩机转子的转速以实现制冷、制热。 1.2 变频空调的特点。空调耗电量一直是人们关注的问题，从理论上讲变频空调较省电，可根据室内温度的变化进行压缩机转速的调整，但实际看来，当变频空调与普通空调开启时未达到室内要求温度时，两者皆会以最大功率运行，然而变频空调的电路较复杂，可能会更浪费电。变频空调采用新技术与传统空调相结合，进一步提高空调性能，具有更强的舒适性，可以及时进行负荷变化的调整，同时具有高效节能的特点。对于人们所关注的噪音问题，变频空调采用双转子压缩机，降低了回旋的不平衡度，使震动减小，从而解决了噪声的问题。同时变频空调对电压环境要求低，具有良好的温控精度，调温速度快，制冷能力好等优点。缺点是价格比较昂贵，由于变频空调的系统较复杂，对元件要求高，所以发生故障的几率也较大，技术还不够完整，可靠性不够。不同于国外，国内用户对变频空调的使用习惯有所不同，国内较少时间的使用空调，并且电费也比较昂贵，然而欧美国家的电费相对便宜，他们可以长时间使用变频空调，使变频的性能达到最好状态。 2 ＣＦＤ仿真计算及验证 本文以某款分体式变频空调室外机的主要电子散热元件及与之相关的散热器为研究对象，运用先进的CFD方法，并结合相关实验测试的方法，进行计算及详细的对比，验证仿真计算的准确性，并对散热器方案进行仿真优化设计。 2.1 仿真模型建立。首先通过ＣＦＤ仿真软件进行三维定常数值模拟计算，本文主要仿真对象是变频控制上的四款发热量较大的发热元件，为简化及统一，在此用发热元件１、发热元件２、发热元件３、发热元件４表示。而控制器上的其他热损耗小的电子元件则忽略不计，强制对流散热的风道也做了相应简化设计， 在进口给定环境边界条件及风速、出口仅给定环境边界条件。图１是仿真计算建立的三维模型，图２是该款变频室外机的散热片示意图。 几种典型负载的节电率计算方法 （1）各种风机、泵类因为P∝n的三次方，节电效果显著，应首先应用变频器，具体值见表1。表1 应用变频器节电效果 计算时可用 式中P％——实际消耗功率百分值； s——实际转速百分值； K——系数，K＝0.0001。 节电率N％＝1-P％ 举例，转速n为90％时，相应频率值为45Hz，则P％＝0.0001×（90）3＝73％。所以N％＝1 －73％＝27％。一般风机、泵类节电率在30％以上。 （2）空压机、挤出机、搅拌机因为P∝n，所以节电率与允许减速范围成正比，N％＝n％。 （3）波动负载如破碎机、粉碎机、冲床、落料机、剪切机等9这种负载具有周期波动性，且波动功率较大，控制方式以闭环为好，相对节电率也大些，功率波动负载如图所示。 （4）阶梯负载如间歇工作有储气罐的空压机、定容积水箱、水池、水塔等，工作时间t1是满负载PH，一定压力后自动卸载，电动机空载Po时间为t1，采用降速降流量，用适当延长工作时间t1、缩短空载时间t2的方法来实现节电。经实际运行，约有15％～20％的节电率。而且t2 （5）间歇负载如高位水箱、水池、水塔等。工作时间t1为满负载，不工作时间为t2，且t2≥t1，现采用降速降流量，延长工作时间t1，缩短不工作时间t2，这样改变后节电效果也明显，约有20％～30％的节电率。间歇工作负载的功率变化情况（Po＝0）如图所示。 （6）人为的负载转移来实现节电这种情况往往发生在中央空调系统的冷却泵、冷冻泵或其他同类地方。平常开一台泵，电动机 处于满负载或超负载，而且压力、流量也无富余度，使用变频器后没办法实现节电。但各用泵较多，一般是1：1（五星级宾馆大都如此），这时只有采用人为的负载转移方法来实现节电，见表2。 变频器调整必须知道的几个参数 变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。实际应用中，没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有些参数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进行设定和调试。 因各类型变频器功能有差异，而相同功能参数的名称也不一致，为叙述方便，本文以富士变频器基本参数名称为例。由于基本参数是各类型变频器几乎都有的，完全可以做到 触类旁通。 一加减速时间 加速时间就是输出频率从0上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。 加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。 二转矩提升 又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围f/V增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。 三电子热过载保护 本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内CPU根据运转电流值和频率计算出电动机的温升，从而进行过热保护。本功能只适用于“一拖一”场合，而在“一拖多”时， 则应在各台电动机上加装热继电器。 变频器散热片 1 引言 变频器作为一种变流器在运行过程中要产生一定的功耗。由于使用器件不同，控制方式不同，不同品牌，不同规格的变频器所产生的功耗也不尽相同。资料表明变频器的功耗一般为其容量的4~5%。其中逆变部分约占50%，整流及直流回路约40%，控制及保护电路为5~15%。10℃法则表明当器件温度降低10℃，器件的可靠性增长一倍。可见如何处理变频器的散热，降低温升，提高器件的可靠性，从而延长设备的使用寿命，更好的服务于社会是多么重要。字串7 2 散热方式的分类 变频器的散热分为以下几种:自然散热，强迫风冷，水冷。 2.1自然散热 对于小容量的变频器一般选用自然散热方式，其使用环境应通风良好，无易附着粉尘及飘浮物。此类变频器的拖动对象多为家用空调、数控机床之类，功率很小，使用环境比较优良。 另外一种使用自然散热方式的变频器容量并不一定小，那就是防爆变频器。对于此类变频器小容量可以选用一般类型的散热器即可，要求散热面积在允许的范围内尽可能的大一些，散热肋片间距小一些，尽可能的增加热辐射面积。对于大容量的防爆变频器，如使用自然散热 方式建议使用热管散热器。热管散热器是近年来新兴的一种散热器，它是热管技术与散热器技术结合的一种产品，它的散热效率极高，可以将防爆变频器的容量做的比较大，可达几百kVA。这种散热器相对普通散热器，所不同之处就是体积相对大，成本高。这种散热方式与水冷方式(后面将论述)相比较还是有优势的:水冷要用水冷器件，水冷散热器以及必不可少的水循环系统等等，其成本比使用热管散热器散热高。业界反映热管散热器性能好，值得推广。 2.2 强迫风冷 强迫风冷是普遍采用的一种散热方式。随着半导体器件的发展，半导体器件散热器也得到了飞速的发展，趋向标准化，系列化，通用化;而新产品则向低热阻，多功能，体积小，重量轻，适用于自动化生产与安装等方向发展。世界几大散热器生产商，产品多达上千个系列，并全部经过测试，提供了使用功率与散热器热阻曲线，为用户准确选用提供了方便。同时散热风机的发展也相当快，呈现出体积小，长受命，低噪声，低功耗，大风量，高防护的特点。如DELTA CPU风扇体积只有25mm×25mm×10mm;日本SANYO长寿命风机可达200000h，防护等级可达IPX5; 更有德国ebm大风量轴流风机，排风量高达5700m3/h。这些因素为设计者提供了非常广阔的选择空间。强迫风冷正是由于使用的器件(风机、散热器)选择比较容易，成本不是太高, 变频器的容量可以做到从几十到几百kVA，甚至更高(采取单 逆变器IGBT损耗计算及冷却装置设计_白保东 逆变器中IGBT模块的损耗计算及其散热系统设计_杜毅 逆变焊机中IGBT散热及过热保护技术的研究_任志远 IGBT满负荷工作时,将产生较高的功率损耗密度。散热器设计要求将IGBT功耗转化的热量迅速而可靠地从基板传送到散热器上散掉,确保IGBT的最高工作结温Tj不超过最高允许温度125℃。散热能力越强,器件所能承受的功率就越大,而器件的散热能力取决于它的热传导特性。为了更清楚地说明IGBT散热器的设计,介绍以下几个表达式。 根据逆变焊机长时间大电流工作的情况,选定最恶劣情况时的环境温度TA和IGBT额定功耗P,从上式可求得所设计的散热器到周围空气的热阻QαA,而Qjc和Qcs都是确定的。从散热器手册中根据求得的热阻QαA选定散热器的尺寸和散热面积。为减小热阻,通常在IGBT模块基板与散热器界面之间涂上导热硅脂,外加轴流风机来帮助散热,提高IGBT的耗散功率。 变频器中的IGBT模块损耗计算及散热系统设计_胡建辉 变频器散热系统的设计包括三个方面，首先根据负载情况求取功率器件的损耗，并预取散热器热阻，然后通过热阻等效电路求取散热器与功率器件各点的温度，最后根据各点的温升，以及实际环境条件，确定最终的散热方案 3.1 散热系统的热阻等效电路 本文采用热阻等效电路的形式分析散热系统热阻，将散热系统的损耗功率等效为电流源，热阻产生的温差等效为电压，热阻等效为电阻，如图1 所示。 目前技术条件下，常规的IGBT散热方式主要有3种：肋片散热、热管散热和液冷散热，其中肋片散热和热管散热主要采用强迫风冷的方法，而液冷散热主要采用液体（水与乙二醇的混合物）循环系统冷却。肋片散热器结构紧凑，体积适中，导热稳定，但需要附带辅助风道，对风机性能要求较高，且风机在运行时容易产生严重的噪声污染；而热管散热器体积较大，结构笨重，安装和拆卸困难，但散热能力较肋片散热器要好。相比之下，液冷散热器的散热能力最强，但需要附带复杂的冷却液循环系统，同时对系统密封性要求甚高，一旦散热器或者管道出现冷却液泄漏将会造成主变流器电气短路等严重后果。一般对于单个IGBT模块 而言，在发热量小于900 W时可选用肋片散热，900～1 200 W时可选用热管散热，大于1 200 W时应选用液冷散热。 以铝肋片散热器为例建立工程传热学模型，取散热器基板厚度b=18 mm，设肋片表面风速v=10 m/s，肋片长度l=0.14 m，IGBT的最高结温为125℃，为了保证IGBT 正常工作，其基 板温度应控制在85℃以下，故设 高压变频器技术要求_ XXX矿高压变频器技术要求 一、使用条件 1.环境温度范围： 0℃～40℃ 2.海拔高度：≤1000m 3.相对湿度范围：≤95% 4.运行地点无导电及易爆尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。 5.电网情况：额定电压10000V±10%，额定频率50HZ±5% 6.额定功率：2×630kW 7.控制电机功率：2×450kW 8.象限数：二象限 9.拖动方式：采取一拖一 二、供货范围 高压变频器供货范围 高压变频器的主要和辅助设备的设计、制造、检查、试验等必须遵守下列标准的最新版本，但不仅限于下列标准。 GB 156-2003 标准电压 GB/T 1980-1996 标准频率 GB/T 2423.10-1995 电工电子产品基本环境试验规程振动（正弦）试 验导则 GB 2681-81 电工成套装置之中的导线颜色 GB 2682-81 电工成套装置之中的指示灯和按钮的颜色GB 3797-89 电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备GB 3859.1-93 半导体电力变流器基本要求的规定 GB 3859.2-93 半导体电力变流器应用导则 GB 3859.3-93 半导体电力变流器变压器和电抗器 GB 4208-93 外壳防护等级的分类 GB 4588.1-1996 无金属化孔单、双面印制板技术条件 GB 4588.2-1996 有金属化孔单、双面印制板技术条件 GB 7678-87 半导体自换相变流器 GB 9969.1-88 工业产品使用说明书总则 GB 10233-88 电气传动控制设备基本试验方法 GB 12668-90 交流电动机半导体变频调速装置总技术条件 GB/T14436-93 工业产品保证文件总则 GB/T15139-94 电工设备结构总技术条件 GB/T13422-92 半导体电力变流器电气试验方法 GB/T 14549-93 电能质量公用电网谐波 IEEE std 519-1992 电力系统谐波控制推荐实施 IEC1800-3 EMC传导及辐射干扰标准 IEEE519 电气和电子工程师学会 89/336EC CE标志 GB 12326 电能质量电压允许波动和闪变 GB/T 14549 电能质量公用电网谐波 GB 1094.1~1094.5 电力变压器 GB 6450 干式变压器 GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求 GB17211 干式电力变压器负载导则 GB311 .1 高压输变电设备的绝缘配合 DL/T 620 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 四、变频器主要技术要求 1、变频器自带防谐波干扰电网装置，变频器输入侧对电网的谐波污染，在电机的整个调速范围内，必须满足GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》及IEEE519-1992国际标准的规定。变频器应对本体控制系统无谐波影响，如使用多脉冲整流器，整流桥脉冲数必须≥12脉冲。 2、变频器要求采用直接高-高形式，不能采用高-低-高形式，不允许有输出升压变压器，10kV输入，10kV直接输出单元串联多电平电压源形式。 3、2台变频器，需要采用主从控制方式，具有负载出力平衡功能，要求负载不平衡度小于5%。 4、变频器要求采用无速度传感器的矢量控制，同步误差率≤5%，具有启动转矩大的特点，可以重载启动皮带；低速特性好，可以低速验带；过载能力强，要求变频器具有相对电机150%60s/10min的过载能力。 散热器尺寸设计计算方法 判断依据：() Q h A T T h a 其中Q：散热器换热量，W h：散热器与空气的表面对流换热系数，W/(m2*K) A：散热器表面积，m2 T：散热器平均温度，℃ h T：空气温度，℃ a 一．自然冷却 对流换热量 1．散热器与空气的表面对流换热系数h的计算： 自然冷却，h可以近似取 5 W/(m2*K) 2．散热器表面积A的计算： 散热器的表面积可近似为翅片的表面积 A d h n 2 其中 L：散热器长度 d：翅片高度 n：翅片个数 3．空气温度a T取45℃。 4．散热器平均温度h T的计算 自然冷却时，散热器均稳性能较好，在环境温度为45℃时，我司测试标准为散热器NTC最大温升45℃，此时散热器的平均温升约40℃，,取5℃的安全余量，散热器平均温度75℃。 则散热器的对流换热量5235 Q L d n 辐射换热量 对于表面未做处理的散热器辐射换热量约为对流换热量的25%。 则散热器的总换热量为 1.255235437.5 Q L d n L d n 对于表面做镀黑处理的散热器辐射换热量约为对流换热量的40%。 则散热器的总换热量为 1.45235490 Q L d n L d n 5．模块功耗Q的计算：可近似用变频器功率*%作为模块的功耗。 结论：通过计算的Q与实际模块的损耗值P进行对比，如果超出很多说明散热器的设计冗余较大。 二．强迫风冷 1.散热器与空气的表面对流换热系数h的计算： 对于直径120mm以下尺寸轴流风机h可近似取30 W/(m2*K) 对于直径120mm以上尺寸轴流风机h可近似取45 W/(m2*K) 对于大型离心风机，h可近似取60 W/(m2*K) 2.散热器表面积A的计算： 散热器的表面积可近似为翅片的表面积 2 A L d n 其中L：散热器长度 d：翅片高度 n：翅片个数 3.空气温度a T取45℃。 4.散热器平均温度h T的计算 强迫风冷时，散热器均稳性能较差，在环境温度为45℃时，我司测试标准为散热器NTC最大温升45℃，此时散热器的平均温升约30℃，取5℃的安全余量，散热器平均温度升25℃，此时散热器温度为70℃。 概述 在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。与实际的工况存在较大的可调整空间。在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。 1变频调速原理 三相异步电动机转速公式为: 式中：n-电动机转速，r/min； f-电源频率，Hz； p-电动机对数 s-转差率, 从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。 1.1变频工作原理 异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz。电机定子绕组内部感应电动势为 式中-定子绕组感应电动势，V； -气隙磁通，Wb； -定子每相绕组匝数； -基波绕组系数。 在变频调速时，如果只降低定子频率，而定子每相电压保持不变，则必然会造成增大。由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在，时，电动机主磁路接近饱和，增大势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。 若在降低频率的同时降低电压使保持不变则可保持不变从而避免了 主磁路过饱和现象的发生。这种方式称为恒磁通控制方式。此时电动机转矩为 π 式中-电动机转矩，N.m； —电源极对数； —磁极对数； —转差率； —转子电阻； —转子电抗； 由于转差率较小，则有 其中 由此可知：若频率保持不变则；若转矩不变则； 电动机临界转差率其中 电动机最大转矩=常数 最大转速降=常数 由此可知：保持常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数， 与频率无关。因此不同频率的各条机械特性曲线是平行的，硬度相同。 1、变频器容量的选择 变频器容量的选择是一个重要且复杂的问题，要考虑变频器容量与电动机容量的匹配，轻易偏小会影响电动机有效力矩的输出，影响系统的正常运行，甚至损坏装置，而容量偏大则电流的谐波分量会增大，也增加了设备投资。 1。1变频器容量选择的步骤： 变频器容量选择可分三步： （1）了解负载性质和变化规律，计算出负载电流的大小或作出负载电流图I＝f （t）。 （2）预选变频器容量及其他 （3）校验预选变频器。必要时进行过载能力和起动能力的校验。若都通过，则预选的变频器容量便选定了；否则从（2）开始重新进行，直到通过为止。 在满足生产机械要求的前提下，变频器容量越小越经济。 1。2基于不用电动机负载电流下变频器容量的选择 一般地说，变频器的容量有三种表示方法：①额定电流；②适配电动机的额定功率。③额定视在功率。不管是哪一种表示方法，归根到底还是对变频器额定电流的选择，应结合实际情况根据电动机有可能向变频器吸收的电流来决定。通常变频器的过载能力有两种：①1。2倍的额定电流，可持续1分钟；②1。5倍的额定电流，可持续1分钟；而且变频器的答应电流与过程时间呈反时限的关系。如1。2（1。5）倍的额定电流可持续1min；而1。8（2。0）倍的额定电流，可持续0。5min。这就意味着：①不论任何时候向电动机提供在1min（或0。5min）以上的电流都必须在某些范围内。②过载能力这个指标，对电动机来说，只有在起动（加速）过程中才有意义，在运行过程中，实际上等同于不答应过载。 下面讨论如何根据电动机负载电流的情况来选择变频器的容量。 1。2。1一台变频器只供一台电动使用，即一拖一。 在计算出负载电流后，还应考虑三个方面的因素：①用变频器供电时，电动机电流的脉动相对工频供电时要大些；②电动机的起动要求。即是由低频低压起动，还是额定电压、额定频率直接起动。③变频器使用说明书中的相关数据是用该公司的标准电机测试出来的。要注重按常规设计生产的电机在性能上可能有一定差异，故计算变频器的容量时要留适当余量。 （1）恒定负载连续运行时变频器容量的计算。 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。 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。 2.3系统特点 (1)急速高效制冷 (2)童锁功能，防止误操作 (3)广角送风，室温均匀舒适 (4)防冷风设计，送风舒适 (5)独立除湿 (6)低温、低电压启动 (7)室外机耐高温运转 (8)室内密闭冷却 - - - 变频器基础知识入门 1、什么是变频器？ 变频器一般是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 2、PWM和PAM的不同点是什么？ PWM是英文PulseWidthModulation（脉冲宽度调制）缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文PulseAmplitudeModulation（脉冲幅度调制）缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路的滤波是电感。 4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？ 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？ 频率下降（低速）时，如果输出相同的功率，则电流增加，但在转矩一定的条件下，电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？ 采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下（根据机种不同，为125%~200%）。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动（起动时间变长）。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 7、V/f模式是什么意思？ 频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。 8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？ 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生的转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f，要使输出电压提高一些，以便获得一定地起动转矩，这种补偿称增强起动。 可以采用各种方法实现，有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。 9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？ 在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率（起动频率）根据机种为0.5~3Hz。 10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？ 通常情况下是不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什么意思？ 给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。 12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？ 开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内（1%~5%）变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在接近给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器（选用件）。 13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？ 具有PG反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的值取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思？ 如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳 STDVFD变频器散热量计算 How to calculate the STDVFD inverter radiation 关键词发热计算 Key Words calculate radiation 变频器运行时都会有一定的热量耗散，本文介绍计算温升的经验公式（变频器安装在柜体内），变频器满载时的最大散热量取决于变频器的型号、尺寸。一、 如果几台装置装在一个密不通风的箱体内。 由于装置散热会使柜内温度升高，温升值与柜内设备总的功率损失及柜体的散热面积相关，可估算如下： 温升DT=总的功率损失（W）/（5.5*柜体散热面积(㎡)） 功率损失是包含变频器，进/出线电抗器等其他热源的总功率损失。 变频器的功率损失可以用以下公式计算： △P=Pc*（1-η） Pc：变频器的额定功率 η：变频器满载运行时的效率 通常情况下柜体主要散热面指柜顶、柜体侧面和柜前，柜底和柜后门不能作为有效的散热面（依赖于不同的安装方式）。 若一个独立的变频柜柜体尺寸为800*600*2200，则其散热面积为4.88㎡。 若该柜内只装一台变频器，变频器的功率损失计算值若为300W，则满载运行时该柜内的温升为： DT=300/（5.5*4.88）=11.18℃ 这个温升值只是变频器自身引起的，前面提到的其他散热源等引起的温升不可忽视。 二、 变频器运行在强制风冷的箱体内 如果该箱体采用风冷方式，则柜内温升可以按照下面公式计算： 温升DT=（0.053*总的功率损失(W)）/柜内空气流量（M3/min） 此时注意： 1、前面提到的柜内其他散热源等引起的温升不可忽视。 2、高海拔处空气稀薄风机风量减少。 3、注意环境温度，环境温度不能高于变频器允许值，否则不能保证变频器正常运行。 4、如果变频器安装在柜内的话，则我们通常所说的环境温度指该柜内的温度。 1、依据负载计算功率器件的损耗【1】； 2、功率器件及散热器的热阻计算及建模仿真，求取散热器与功率器件各点的温度【1】； 3、根据各点的温升以及实际环境条件，调整风扇选型、散热器以及风道设计，确定最终的散热系统方案【1】。 （一）损耗的计算 以IGBT模块为例，损耗分为开关损耗和导通损耗。其中开关损耗又分为IGBT芯片的开关损耗和DIODE芯片的反向恢复损耗，其计算公式如下： 由上式可知：开关损耗与开关频率成正比，与输出电流成正比，与直流电压成正比。 导通损耗也分为IGBT芯片的导通损耗和DIODE芯片的导通损耗，计算一般分为： 通过简化可以得到以下公式： 上述参数也可以通过线性拟合来获知，从而得到实际电流时的导通损耗。 在实际损耗计算中，还要考虑结温影响、过载损耗、不同工况条件下损耗等因素。 （二）热阻的计算及建模仿真 热阻表示热量在热流路径上遇到的阻力大小，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了1W热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。（一般表达热阻时，需说明从某处到某处的热阻，可以分别表示） 对于IGBT的热阻，可以通过器件手册中的数据获悉其结壳的热阻Rjc。散热器的热阻以强制空气冷却用散热器为例，热阻经验公式为： 式中，k为散热器热导率，单位W/（cm·℃）；d为散热器基板厚度，单位cm；A为散热器有效散热面积，单位cm2；C1为散热器表面状况和安装状态相关系数，散热器水平安装与垂直安装的散热效果不同；C2为强迫风冷条件下散热器相对热阻系数；C3为空气换热系数。 在设计工作中，还应考虑导热硅脂的热阻和不同风扇的风量等因素，并通过实际测试结果与计算值对照进行建模仿真，求取功率器件和散热器各关键点的温升。 （三）散热系统的设计 变频调速节能量的计算方法 一、概述 据统计，全世界的用电量中约有60%是通过电动机来消耗的。由于考虑起动、过载、安全系统等原因，高效的电动机经常在低效状态下运行， 采用变频器对交流异步电动机进行调速控制，可使电动机重新回到高效的 运行状态，这样可节省大量的电能。生产机械中电动机的负载种类千差万别，为便于分析研究，将负载分为平方转矩、恒转矩和恒功率等几类机械 特性，本文仅对平方转矩、恒转矩负载的节能进行估算。所谓估算，即在 变频器投运前，对使用了变频器后的节能效果进行的计算预测。变频器一 旦投运后，用电工仪表测量系统的节能量更为准确。现假定，电动机系统 在使用变频器调速前后的功率因数基本相同，且变频器的效率为95%在设计过程中过多考虑建设前，后长期工艺要求的差异，使裕量过大。如火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的鼓风机，引风机的风量裕度分别为5%和5~10%风压裕度为10°%^ 10%~15%设计过程中很难计算管网的阻力，并考虑长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据，但风机的系列是有限的，往往选不到合适的风机型号就往上靠，大20%~30的比较常见。生产中实际操作时，对于离心风机、泵类负载常用阀门、挡板进行节流调节，则增加了管路系统的阻尼，造成电能的浪费；对于恒转矩负载常用电磁调速器、液力耦合器进行调节，这两种调速方式效率较低，而且，转速越低，效率也越低。由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变，也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能是困难的，在一定程度上影响了变频调速节能的实施。本文介绍用以下的公式来进行节能的估算。 二、节能的估算 1、风机、泵类平方转矩负载的变频调速节能风机、泵类通用设备的用电占电动机用电的50%左右,那就意味着占全国用电量的30%采用电动机变频调速来调节流量，比用挡板、阀门之类来调节，可节电20%~50%如果平均按30%+算，节省的电量为全国总用电量的9%这将产生巨大的社会效益和经济效益。生产中，对风机、水泵常用阀门、挡板进行节流调节，增加 了管路的阻尼，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大。如果用变 频器对风机、泵类设备进行调速控制，不需要再用阀门、挡板进行节流调节，将阀门、挡板开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少。节能量可 用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即： 能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即：