波金電器的高壓變頻器散熱與通風(fēng)的設(shè)計
在煤礦、電力、化工、冶金等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域要求高壓變頻器有極高的可靠性。影響高壓變頻器的可靠性指標(biāo)有多項,其中在設(shè)計過程中其散熱與通風(fēng)是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。目前,波金電器生產(chǎn)的高壓變頻器,其效率一般可達(dá)96%以上,但由于設(shè)備功率大,在正常工作時,仍要產(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)計與計算,實現(xiàn)設(shè)備的高效散熱,對于提高 設(shè)備的可靠性是十分必要的。
高壓變頻器在正常工作時,熱量來源主要是隔離變壓器、功率單元、控制系統(tǒng)等,其中作為主電路電子開關(guān)的功率器件的散熱、功率單元的散熱設(shè)計、及功率柜的散熱與通風(fēng)設(shè)計最為重要。
功率器件的散熱設(shè)計
波金電器廠生產(chǎn)的高壓變頻器的功率器件主要為igbt模塊,通常對igbt模塊來說,其pn結(jié)不得超過125℃,封裝外殼為85℃。有研究表明,元器件溫度波動超過±20℃,其失效率會增大8倍。
功率器件散熱設(shè)計關(guān)乎整個設(shè)備的運行安全。
在進(jìn)行功率器件散熱設(shè)計時應(yīng)注意的事項
(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,波金電器的高壓變頻器主要元器件均為進(jìn)口原廠元器件,質(zhì)量完全可以保證變頻器的穩(wěn)定運行。
(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)計中盡量減少發(fā)熱元器件的數(shù)量,同時要優(yōu)化器件的開關(guān)頻率以減少發(fā)熱量。波金電器的igbt采用進(jìn)口原廠英飛凌模塊,在保證元器件的質(zhì)量同時,不斷優(yōu)化,最終達(dá)到元器件發(fā)熱量最低的優(yōu)化組合。
(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。波金電器的單元級串聯(lián)式高壓變頻器,在設(shè)備穩(wěn)態(tài)運行時,功率單元內(nèi)整流二極管、igbt、續(xù)流二極管總的功率損耗即為散熱器的耗散功率。因此熱設(shè)計的第一步就是對上述器件的總功耗進(jìn)行估算。波金電器將估算后的總功耗,配置以相應(yīng)的排風(fēng)量,添加了變頻器頂部風(fēng)機(jī)和隔離變壓器底部風(fēng)機(jī),在滿足高壓變頻器自身溫度的同時解決了高壓變頻器的散熱問題。
在用戶實際安裝調(diào)試使用過程中散熱的注意事項
波金電器生產(chǎn)的變頻器工作環(huán)境溫度范圍是-5℃~45℃之間,對于部分地區(qū)機(jī)房溫度無法滿足變頻器散熱的溫度時,或變頻器機(jī)房通風(fēng)不好,變頻器自身排除的熱量無法完全散發(fā)的時候,波金電器建議應(yīng)該在機(jī)房內(nèi)安裝排風(fēng)扇或者是空調(diào)機(jī)來控制變頻器的工作環(huán)境溫度在允許的范圍之內(nèi),特別是夏季氣候炎熱,機(jī)房內(nèi)很有可能溫度高于極限值,從而引起變頻器故障,影響生產(chǎn)。
如果采取安裝排風(fēng)扇或者是空調(diào)機(jī),波金電器根據(jù)計算,建議將變頻器周圍的環(huán)境溫度控制在25℃左右,具體方案如下:
由于波金電器BPH100系列高壓變頻器的效率在96%以上,4%的損耗基本轉(zhuǎn)化為熱能,因此考慮高壓變頻器的散熱問題,如果高壓變頻器的安裝環(huán)境狹窄,建議用戶可以安裝集中通風(fēng)風(fēng)道,每200kw變頻器容量的通風(fēng)排風(fēng)量>1m?/s將熱空氣經(jīng)過離心風(fēng)機(jī),直接通過風(fēng)道引致室外。采用空調(diào)制冷時,根據(jù)空調(diào)1匹制冷量2.5kw配置空調(diào)。
以所用變頻器為BPH100-400-06為例,熱損耗:
變頻器的熱耗:400kw×4%=16kw
采用風(fēng)冷散熱配置風(fēng)量:400kw÷200kw×1m?/s=2m?/s
采用空調(diào)散熱配置功率:16kw÷2.5kw/匹=6.4匹
以上計算方法,請根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度的不同來區(qū)別對待,如環(huán)境溫度不能達(dá)到變頻器使用的情況下,建議你來電咨詢波金電器售后服務(wù)部門,我們將為您細(xì)心解答,做出最佳解決方案。
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