變頻器是利用電力半導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。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高壓大功率變頻調(diào)速裝置不斷地成熟起來，原來一直難于解決的高壓問題，近年來通過器件串聯(lián)或單元串聯(lián)得到了很好的解決，本文通過對成套變頻器柜的幾種散熱方案進行比較，得出相對優(yōu)化的散熱方案。

一般而言變頻器的轉(zhuǎn)化效率一般為97%～98%，這就是說有2%～3%的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽h遠大于一般開關(guān)、交流接觸器等電器產(chǎn)生的熱量。變頻器柜中一般配置有斷路器、熔斷器、輸入電抗器、輸入濾波器、變頻器、輸出濾波器、輸入電抗器等，從而使變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)上升，使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)下降。據(jù)相關(guān)研究表明環(huán)境溫度升高10℃，變頻器平均使用壽命減半。在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的，變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，因為不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響。

（高壓變頻器過熱引起的自燃事故）

變頻器的發(fā)熱量計算方式

要了解一臺獨立式變頻器的發(fā)熱量大概是多少，可以用以下公式估算：

發(fā)熱量的近似值=變頻器容量(kW)×5.5%    

但是如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負載為準的（過流能力150%×60s），變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器，并且為柜內(nèi)安裝，這時發(fā)熱量會更大一些。電抗器安裝在變頻器側(cè)面或側(cè)上方比較好。這時可以用下式估算變頻器產(chǎn)生的熱量：

 發(fā)熱量的近似值=變頻器容量(kW)×6%   

電控柜安裝變頻器的散熱設(shè)計

1、風冷散熱

圖-1 (a)為壁掛式電控柜頂部裝抽風機抽出熱風；圖-1(b)為控制臺式電控柜上部裝抽風機抽出熱風；圖3-1(c)為大型立式電控柜頂部裝大抽風機，地溝和柜體下部要有良好進風口；圖-1(d)為大型立式電控柜裝有控制單元和制動電阻的情況，頂部裝大抽風機，地溝和柜體下部要有良好進風口。

（圖-1）

2、循環(huán)水冷卻

高壓變頻器采用循環(huán)水冷卻方式可以大大提高散熱效率，使得單位功率的體積小，可極大的減小整機的尺寸。與強制空氣冷卻相比，散熱器表面與流體的溫差比較小，一方面可以提高功率，另一方面可以降低芯片的溫度，提高其壽命。但采用循環(huán)水冷卻方式需要有水循環(huán)與處理設(shè)備，增加了設(shè)備的復雜程度。采用該方式時，應注意為防止純水會引起生銹與結(jié)凍，一般采用水與醇混合。混合比例會影響到冷卻液的熱阻，當混合比例為50%時，其熱阻一般增大50%。正常情況下應保證水的流速不小于8升/分。

（高壓變頻器采用循環(huán)水冷卻方式）

3、管散熱器

熱管散熱器是采用水或其它傳熱流體為冷卻介質(zhì)，密封在具有毛細結(jié)構(gòu)的銅管內(nèi)的沸騰散熱器。功率器件產(chǎn)生的熱量通過散熱器傳導給流體，流體汽化后擴散至整個銅管，以散熱片散熱冷卻成水后回流到吸熱面。熱管散熱器具有傳熱能力強、均溫能力優(yōu)良、熱密度可變、無外加設(shè)備、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單，重量輕、不用維護等優(yōu)點，一般適用于大功率、分立元件的場合;在一些特殊的生產(chǎn)工況如粉塵比較多的地方（煤礦、焦化廠、部分化工廠）可以采用熱管散熱器，因為可以做到整個功率變換部分的密閉性。

（高壓變頻器管散熱器）

高壓變頻器柜體散熱方式

當變頻器在電控柜內(nèi)布置方案都確定后，柜體內(nèi)部主要的散熱方式就是采用強制風冷，采用強制風冷方式需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮散熱風道。

通常有兩種方式：串聯(lián)風道和并聯(lián)風道。

1、串聯(lián)風道

串聯(lián)風道是柜內(nèi)元件安裝上下相對，形成上下對應的風道，其特點由上下多個模塊形成串聯(lián)的通路，結(jié)構(gòu)簡單，風道垂直使得風阻小，但由于空氣從下到上存在依次加熱的問題，造成上面的功率單元環(huán)境溫差小，散熱效果差。

2、并聯(lián)風道

并聯(lián)風道是柜內(nèi)元件并列安裝，每個進風口并聯(lián)排列，在后面的風倉中匯總后由風機抽出，同時整個功率柜一般采用冗余的方法，有多個風機并聯(lián)運行，整體散熱效果好，并提高了設(shè)備的可靠性。但柜體后面要形成風倉，增大了設(shè)備的體積，同時由于各個功率單元后端到風機的距離不同，使得每個功率單元的風流量不一致。

但是在實際變頻器柜散熱方案設(shè)計過程中大多都是是兩種風道方式結(jié)合現(xiàn)場實際場景進行應用才是控制變頻器柜溫升最行之有效的方法。