中文字幕亚洲无线码在线一区_高壓變頻器單元熱仿真計算

1 引言
大型電力電子設備，如大功率高壓變頻器往往要求有極高的可靠性，影響電力電子設備失效的主要形式是熱失效，據統計，50%的電子熱失效主要是溫度超過(guò)額定值引起的。隨著(zhù)溫度的，失效率也，大功率高壓變頻器功率器件的熱設計直接關(guān)系到設備的可靠性與穩定性。
從結構設計上散熱技術(shù)是保證設備正常運行的關(guān)鍵環(huán)節。三環(huán)公司高壓變頻器設備功率大，為MW級，在正常工作時(shí)，會(huì )產(chǎn)生大量的熱量。為保證設備的正常工作，把大量的熱量散發(fā)出去，優(yōu)化散熱與通風(fēng)方案，進(jìn)行合理的設計與計算，實(shí)現設備的高效散熱，對于提高設備的可靠性是十分必要的。

2 散熱計算
高壓變頻器在正常工作時(shí)，熱量來(lái)源主要是隔離變壓器、電抗器、功率單元、控制系統等，其中主電路電子開(kāi)關(guān)的功率器件的散熱、功率單元的散熱設計及功率柜的散熱與通風(fēng)設計最為重要。對IGBT或igct功率器件，其pn結不得超過(guò)125℃，封裝外殼為85℃。有研究表明，元器件溫度波動(dòng)超過(guò)±20℃，其失效率會(huì )增大8倍。
2.1 散熱設計注意事項
(1) 選用耐熱性和熱穩定性好的元器件和材料，以提高其允許的工作溫度;
(2) 減小設備(器件)內部的發(fā)熱量。為此，應多選用微功耗器件，如低耗損型igbt，并在電路設計中盡量減少發(fā)熱元器件的數量，要優(yōu)化器件的開(kāi)關(guān)頻率以減少發(fā)熱量;
(3) 采用適當的散熱方式與用適當的冷卻方法，降低環(huán)境溫度，加快散熱速度。
2.2 排風(fēng)量計算
在最?lèi)毫迎h(huán)境溫度下，計算散熱器最高溫度達到時(shí)候的最小風(fēng)速。根據風(fēng)速冗余放大率來(lái)確定排風(fēng)量。排風(fēng)量的計算公式為：Qf=Q/(Cp•ρ•△T)

式中：
Qf：強迫風(fēng)冷系統所須提供的風(fēng)量。
Q：被冷卻設備的總熱功耗,W。
Cp=1005J/(kg•℃)：空氣比熱，J/(kg•℃)。
ρ=1.11(m3/kg)：空氣密度，m2/kg。
△T=10℃：進(jìn)、出口處空氣的溫差，℃。
根據風(fēng)量和風(fēng)壓確定風(fēng)機型號，使得風(fēng)機工作在效率最高點(diǎn)處，即了風(fēng)機壽命又提高了設備的通風(fēng)效率。
2.3 風(fēng)道設計
串聯(lián)風(fēng)道是由每個(gè)功率模塊的散熱器上下，形成上下對應的風(fēng)道，其特點(diǎn)由上下多個(gè)功率單元形成串聯(lián)的通路，結構簡(jiǎn)單，風(fēng)道垂直使得風(fēng)阻小;但空氣從下到上存在依次加熱的問(wèn)題，造成上面的功率單元環(huán)境溫差小，散熱效果差。

并聯(lián)風(fēng)道中從每個(gè)功率單元的前面進(jìn)風(fēng)，對應的進(jìn)風(fēng)口并聯(lián)排列，在的風(fēng)倉中匯總后由風(fēng)機抽出，整個(gè)功率柜采用冗余的方法，有多個(gè)風(fēng)機并聯(lián)運行，整體散熱效果好，并提高了設備的可靠性。但柜體要形成風(fēng)倉，增大了設備的體積，各個(gè)功率單元后端到風(fēng)機的距離不同，使得每個(gè)功率單元的風(fēng)流量不一致，是設計的難點(diǎn)。

根據串聯(lián)風(fēng)道和并聯(lián)風(fēng)道的特點(diǎn)，三環(huán)公司高壓變頻器選擇并聯(lián)風(fēng)道設計，并形成了獨有的結構專(zhuān)利技術(shù)。

3 仿真分析
仿真軟件可以在各種不同結構及層次上對系統散熱、溫度場(chǎng)及內部流體運動(dòng)進(jìn)行高效、準確、簡(jiǎn)便的定量分析。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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