大功率变频器热分析及冷却系统设计.pdfVIP

大功率变频器热分析及冷却系统的设计 王 鹏 刘泽伟干永革黄 武 中冶赛迪电气技术有限公司研发部，北京 100176 摘要：对低压大功率变频器功率器件的热损耗原理及热阻等效电路原理进行了全面分析，提出了冷却系统中散 热器的热阻计算方法及选型原则。并在此基础上，设计了一台风冷方式的大功率变频器。通过实际工业现场 应用，验证了设计方法的合理性和可行性。 关键词：变频器；功率器件；热损耗；冷却技术；热阻 《冶金自动4k=．}2013年S2 (1)IGBT器件的导通损耗计算公式 二极管开关损耗中的开通损耗可忽略不计， 驴 关断损耗必须考虑，计算公式为 1 ， P。ond，lcBT=寺l‰(t)×i(￡)×_『沁)dt(1) 1 0 6 IGBT 式中，Pcond为 的导通损耗；70 ， Tll；tl,流电出输为 V 的周期；K。(t)为导通情况下的IGBT的压降，用 『_1 X≯ (6) 』n∞ rnⅧ 函数K。(t)=％ED+r×i(t)表示，式中，K∞为门 式中，P孵朋oDE为反并联二极管的开关损耗； 槛电压；r为斜率电阻；i(t)为输出电流，用正弦函 E硪．。IoD。为反并联二极管的关断能量； 数i(t)=／sin(cot)表示，其中，为输出电流峰值； Eoff,DJODE与反并联二极管的反向恢复能量并不 丁’(￡)为逆变桥输出的占空比(导通时为1，关断时成正比，可以按照如下经验公式计算 为0)，一般情况下，该变量的波形表示为丁’(t)= 1 E。(，)=E。(，n。。)×f0．045×产+o．55l(7) ÷(1+msin(tot+9))，式中，m为调制比；9为输 ‘ 式中，E。(，)为二极管反向恢复能量；E。(，n。。)为 出信号与电流之问的相位差。 器件手册中标称二极管反向恢复能量。 推导得出 综合后可得出： p。湖，崛盯=号(‰×iI+r×导)+mco婶× E。(，no。)× Psw。DIODE=÷×兀w×I (K功×吾…嘉) ㈤ (吣5×(I+0．55)×丧】(8) (2)IGBT器件的开关损耗计算公式 to／2 IGBT芯片的总损耗为IGBT的导通损耗和开 1 ， 关损耗之和，即 Psw，IGBT=‰x寺f(E0n，IGBT+ 10 a 2 (9) PI．IGBtP。口d．IG盯+Psw，IGBT E世．IGBT)(t，，)山 (3) 反并联二极管的总损耗为反并联二极管的导 式中，PSW．1cBT为IGBT的开关