1 引言
大型電力電子設(shè)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(shè)備失效的主要形式是熱失效,據(jù)統(tǒng)計(jì),50%的電子熱失效主要是溫度超過(guò)額定值引起的。隨著溫度的,失效率也,大功率高壓變頻器功率器件的熱設(shè)計(jì)直接關(guān)系到設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性。
從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上散熱技術(shù)是保證設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。三環(huán)公司高壓變頻器設(shè)備功率大,為MW級(jí),在正常工作時(shí),會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。為保證設(shè)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(shè)計(jì)與計(jì)算,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效散熱,對(duì)于提高設(shè)備的可靠性是十分必要的。
2 散熱計(jì)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(tǒng)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(shè)計(jì)及功率柜的散熱與通風(fēng)設(shè)計(jì)最為重要。對(duì)IGBT或igct功率器件,其pn結(jié)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(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
(1) 選用耐熱性和熱穩(wěn)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(shè)備(器件)內(nèi)部的發(fā)熱量。為此,應(yīng)多選用微功耗器件,如低耗損型igbt,并在電路設(shè)計(jì)中盡量減少發(fā)熱元器件的數(shù)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(dāng)?shù)纳岱绞脚c用適當(dāng)?shù)睦鋮s方法,降低環(huán)境溫度,加快散熱速度。
2.2 排風(fēng)量計(jì)算
在最?lèi)毫迎h(huán)境溫度下,計(jì)算散熱器最高溫度達(dá)到時(shí)候的最小風(fēng)速。根據(jù)風(fēng)速冗余放大率來(lái)確定排風(fēng)量。排風(fēng)量的計(jì)算公式為:Qf=Q/(Cp•ρ•△T)
式中:
Qf:強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)所須提供的風(fēng)量。
Q:被冷卻設(shè)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(jù)風(fēng)量和風(fēng)壓確定風(fēng)機(jī)型號(hào),使得風(fēng)機(jī)工作在效率最高點(diǎn)處,即了風(fēng)機(jī)壽命又提高了設(shè)備的通風(fēng)效率。
2.3 風(fēng)道設(shè)計(jì)
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(duì)應(yīng)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(jié)構(gòu)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(duì)應(yīng)的進(jìn)風(fēng)口并聯(lián)排列,在的風(fēng)倉(cāng)中匯總后由風(fēng)機(jī)抽出,整個(gè)功率柜采用冗余的方法,有多個(gè)風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行,整體散熱效果好,并提高了設(shè)備的可靠性。但柜體要形成風(fēng)倉(cāng),增大了設(shè)備的體積,各個(gè)功率單元后端到風(fēng)機(jī)的距離不同,使得每個(gè)功率單元的風(fēng)流量不一致,是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。
根據(jù)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(shè)計(jì),并形成了獨(dú)有的結(jié)構(gòu)專利技術(shù)。
3 仿真分析
仿真軟件可以在各種不同結(jié)構(gòu)及層次上對(duì)系統(tǒng)散熱、溫度場(chǎng)及內(nèi)部流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行高效、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便的定量分析。 容-源-電-子-網(wǎng)-為你提供技術(shù)支持
本文地址:http://www.4811775.com/dz/26/2010826214541.shtml
本文標(biāo)簽:
猜你感興趣:
關(guān)鍵詞: 所屬欄目:元器件知識(shí)
兆科TIS導(dǎo)熱絕緣片就非常適用于變頻器散熱設(shè)計(jì),它是將絕緣性的硅膠基材加入到導(dǎo)熱材料當(dāng)中去,從而達(dá)到既能絕緣又能導(dǎo)熱的效果,在絕緣與導(dǎo)熱方面都有著優(yōu)異的表現(xiàn),保證了電驅(qū)板上IGBT可靠的運(yùn)行。
關(guān)鍵詞: 所屬欄目:電源電路
VK1640是一種數(shù)碼管或點(diǎn)陣LED驅(qū)動(dòng)控制專用芯片,內(nèi)部集成有數(shù)據(jù)鎖存器、LED 驅(qū)動(dòng)等電路。SEG腳接LED陽(yáng)極,GRID腳接LED陰極,可支持8SEGx16GRID的點(diǎn)陣LED顯示。適用于小型LED顯示屏驅(qū)動(dòng)。采用SOP28的封裝形式。
關(guān)鍵詞: 所屬欄目:元器件知識(shí)
描述:
ZCC3221 是一款單節(jié)鋰離子電池恒流/恒壓線性充電器,采用底部帶散熱片的SOP8封裝以及簡(jiǎn)單的外部應(yīng)用電路,非常適合便攜式設(shè)備應(yīng)用,適合USB電源和適配器電源工作,
關(guān)鍵詞: 所屬欄目:電子器材
變頻器的基礎(chǔ)知識(shí):1、什么是變頻器?變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。2、PWM和PAM的不同點(diǎn)是什么?PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度
關(guān)鍵詞: 所屬欄目:設(shè)計(jì)編程
變頻器的散熱1) 如果要正確的使用變頻器, 必須認(rèn)真地考慮散熱的問(wèn)題。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升,使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高10度,變
關(guān)鍵詞: 所屬欄目:設(shè)計(jì)編程
變頻器的幾個(gè)重要參數(shù)設(shè)定目前,變頻交流調(diào)速已遍布冶金、電力、等各個(gè)領(lǐng)域。變頻器是利用交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨電機(jī)電壓頻率變化而變化的特性而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行的裝置
關(guān)鍵詞: 所屬欄目:設(shè)計(jì)編程
變頻器過(guò)電流故障原因及處理方法 首先,閱讀的時(shí)候,我們必須理解過(guò)載和過(guò)電流的區(qū)別。這里所說(shuō)的過(guò)電流是指除電壓過(guò)低和電動(dòng)機(jī)過(guò)載以外引起的過(guò)電流,發(fā)生在變頻器因過(guò)電
關(guān)鍵詞:變頻器 所屬欄目:電磁兼容
變頻器的諧波是怎么產(chǎn)生的:諧波是變頻器運(yùn)行過(guò)程時(shí),電源整流和逆變過(guò)程中產(chǎn)生各種諧波。諧波會(huì)對(duì)電源供電系統(tǒng),負(fù)荷和線路中的其他設(shè)備造成影響和干擾。
對(duì)于電路系統(tǒng)中
關(guān)鍵詞:變頻器 所屬欄目:電磁兼容
應(yīng)用PLC和變頻器結(jié)合實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)1簡(jiǎn)介
隨著變頻調(diào)速技術(shù)和可編程控制器的快速發(fā)展,其應(yīng)用廣泛,功能強(qiáng)大,使用方便,已成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的主要設(shè)備之一,廣泛
關(guān)鍵詞:變頻器電機(jī)控制 所屬欄目:其他文章
介紹變頻器力矩怎樣調(diào)整方法
一般我們?cè)谑褂米冾l器時(shí),都是關(guān)心電機(jī)的轉(zhuǎn)速,所以給變頻器的給定值都是對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速,比如RPM或者HZ。但在有些場(chǎng)合我們對(duì)電機(jī)的要求不是轉(zhuǎn)速而
關(guān)鍵詞:變頻器 所屬欄目:其他文章
變頻器驅(qū)動(dòng)板維修步驟實(shí)例
在維修變頻器驅(qū)動(dòng)板中,驅(qū)動(dòng)板出現(xiàn)故障的機(jī)率很大,驅(qū)動(dòng)板有故障后級(jí)電路將無(wú)法正常工作或燒壞IGBT管。
變頻器驅(qū)動(dòng)板就是主要集成了驅(qū)動(dòng)IGBT
關(guān)鍵詞:電機(jī)控制變頻器 所屬欄目:其他文章
引言變頻調(diào)速作為交流電機(jī)調(diào)速的主要手段已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的十分廣泛,其具有的調(diào)速范圍寬、穩(wěn)速精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、適用范圍廣、運(yùn)行可靠等技術(shù)性能,已逐步取代直流
關(guān)鍵詞:單片機(jī)變頻器 所屬欄目:設(shè)計(jì)編程
1 高壓變頻器中,什么是高高方式?什么是高-低-高方式? 答:高高方式高壓變頻器是指變頻器直接使用高壓電源作為輸入,且直接輸出高壓供高壓電機(jī)使用(輸入輸出不需要升
關(guān)鍵詞:變頻器 所屬欄目:其他文章
無(wú)
關(guān)鍵詞: 所屬欄目:家電維修
無(wú)
關(guān)鍵詞: 所屬欄目:家電維修
無(wú)
關(guān)鍵詞:短路保護(hù)電路變頻器 所屬欄目:其他文章