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变频器散热技术的发展现状
作者:日期:2018-10-24
   变频器在作业过程中,因主回路中功率器材损耗而发生热量,然后影响电子设备的正常运转,若变频器体系的散热才能不强,则功率的耗散就会形成电力电子器材内部芯片有源区温度上升及其结温升高。电力电子器材的失功率与其结温成指数联系[1],即其功能跟着结温升高而下降。器材的作业温度每升高10℃,其失功率增加1倍[2]。因而,跟着中大功率变频器得到越来越广泛的运用,为了进步其作业功能和可靠性,在变频器体系中采纳合理的外部散热办法,显得十分必要和火急。
 
    现在,变频器设备常用的散热技能有:天然空气散热、强制风冷、水冷和热管等,本文论述这几种常用散热技能的原理和特色,依据工程现场实际需求,研制规划人员能够挑选相应的散热技能。
 
  2 常见散热办法
 
    2.1空气天然散热
 
    低压变频器空气天然散热办法是指不运用任何外部辅佐能量的状况下,完成变频器发热器材向周围环境散热到达温度操控的意图。一般包括导热、对流和辐射三种首要传热办法,其间对流以天然对流办法为主。空气天然散热办法往往适用于功耗低于50w,对温度操控要求不高、器材发热的暖流密度不大的低功耗器材和部件,以及密封或密布拼装的器材不宜(或不需求)选用其它冷却技能的状况下。别的,选用此种散热办法的变频器需求加大散热器的体积和面积来完成天然冷却。此种散热办法的缺陷是:自在对流时散热器的热阻往往大于功率模块的内部热阻。
 
    2.2强制风冷散热
 
    风冷散热器分为翅片散热片和电扇两部分。翅片散热器是与热源直接触摸的部分如图1所示,担任将热源宣布的热量引出;电扇则用来给散热器强制对流冷却降温。其冷却效果与运用的散热器的结构密切相关。现在有关研讨首要会集在散热器的散热特性及结构、资料的优化上。影响强制对流冷却效果的另一个参数是风速,风速越大, 散热器的热阻越小,但活动阻力越大,恰当进步风速有利于热阻的下降,但风速超过一定数值之后再进步已无多大含义[3] 。
 
    该散热办法首要运用于没有特别要求及一般功率等级的体系。因为具有结构简略、价格低价、安全可靠等长处,而成为最常用的散热办法之一;其缺陷则是:不能将体系温度降至室温以下;且因电扇的滚动而存在噪音大且一起电扇的寿数有时间约束。选用此种散热办法要求通风条件杰出,关于置于密闭的壳体内的变频器不适用。
 
    2.3 水冷散热
 
    尽管风冷散热器本钱低价,但遭到散热才能的约束,跟着暖流密度不断进步,具有更大散热才能的水冷设备将得到越来越广泛的运用。依据文献[4],气体强制对流换热系数的大致规模为20~100w/(m2·℃),水强制对流的换热系数高达15000w/(m2·℃),是气体强制对流换热系数的百倍以上。
 
    现在,许多变频器设备都是用水冷设备作为散热体系。水冷散热体系是一个密闭的液体循环设备,如图2所示,经过泵发生的动力,推进密闭体系中的液体循环,将吸热盒吸收的芯片发生的热量,经过液体的循环,带到面积更大的散热设备,进行散热。冷却后的液体再次回流到吸热设备,如此循环往复。别的还有一种水冷散热办法是经过不断弥补新的冷却水进行设备的冷却,将吸收了热量的水直接排出设备,可是这种水冷办法耗水量大只适用于一些特别的场合,所以一般用前一种水冷办法。因水冷体系没有电扇,所以不会发生振荡,噪声也相对较小。其缺陷是价格比较贵重,并且水在密闭状态下容易发生结垢、蜕变,在运用过程中还要彻底根绝漏水、断水等状况的发生。一起该体系在运用过程中因为水的活动会形成电子元件周围电磁场的一些变化,可能会影响到体系的稳定性。
 
    2.4 热管散热
 
    热管是一种传热性极好的人工构件,它使用“相变”传热的原理,与一般金属资料实体资料和天然传热办法彻底不同。热管的结构是灵活多样的,相互之间差别很大,典型的热管如图3所示,由管壳、吸液芯、作业介质等组成。将管内气体抽出部分,变为定值的负压后充以适量的作业液体,使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔资猜中充溢液体后加以密封。管的一端为蒸腾段(加热段),另一端为冷凝段(冷却段),两段中间安置绝热段。液体介质从蒸腾段吸收热源发生的热量汽化后,在细小的压差效果下,敏捷流向冷凝段,经过向冷源放出潜热而凝聚成液体,凝聚液再在吸液芯毛细抽吸力的效果下从冷凝段流回蒸腾段。如此循环往复,不断将热量自蒸腾段传递向冷凝段。热管最大的长处是能在温差很小的状况下传递很多热量,其相对导热率是铜的几百倍,被称为“近超导热体” [5]。
 
 3 结束语
 
    本文比照剖析了变频器的空气天然散热、强制风冷散热、水冷散热和
 
    热管散热的原理和特色,工程规划人员能够依据体系特色和实际需求进行体系散热办法的挑选,不必局限于一种散热办法,在特别状况下能够选用两种或许更多种散热办法一起运用。
 

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