高压变频散热解决方案.ppt

 高压变频散热介绍 石本星 二零一零年十二月 高压变频器运行环境要求 高压变频调速统采用移相隔离变压器和大功率高频电力电子元件，其发热量较大，系统效率约97%、约3%的功率以发热形式消耗；同时运行环境的温度影响系统运行的稳定性及功率元件的使用寿命，环境温度每升高10K、其使用寿命将减少一半，因此为了使变频器能长期稳定和可靠地运行，对变频器的安装环境温度要求很严格：-5oC至+45oC，温度变化应不大于5K/h ； 针对不同的安装环境，现总结出几种常用变频器散热方式共大家参考：风道散热、空调散热、空气水冷器散热、风道+空气水冷器散热、风道+空调散热、水冷冷水机组散热。 变频系统发热说明 变频系统总发热量一般按照其适配电机额定容量的4%计算，如果系统长期运行频率低于40Hz，则发热量可按照适配电机额定功率的2%进行估算；主要包括变压器发热与单元体发热两部分； 变压器发热量与单元体发热量近似相等； 变压器发热量包括空载损耗与负载损耗，空载损耗大致可按0.1%~ 0.2%(小容量一般在0.2%左右，大容量一般在0.1%左右）变压器容量计算，负载损耗包括一次负载损耗与二次负载损耗，变压器负载发热量与输入一次电流的平方近似成正比； 单元体发热量包括整流发热、晶闸管发热和IGBT发热， IGBT发热与系统开关频率以及输出电流有关，在系统开关频率一定的情况下，单元体发热量与系统输出电流近似成正比。 变频系统温度保护 系统设置单元体的保护温度为75℃报警，85℃跳机（由于电子器件存在温度漂移等误差，试验表明69~73℃报警、79~83℃跳机） ； 移相隔离变压器为H级绝缘（ 180℃），允许温升110K。 变频散热原理 变频系统的散热原理： △Q=△t×Qf×Cp×ρ （△Q：系统总的损耗发热量，△t：空气进口与出口的温差 ，Qf：总的通风量 ，Cp：空气的比热：1005J/kg℃，ρ：空气的密度：1.165kg/ m3）； 风道冷却、空调冷却、空气水冷器冷却基本原理： △Q=△t×Cp×m = △Q=△t×Qf×Cp×ρ ， △Q为总冷却热量、 △t为冷却介质温差、Cp为冷却介质比热、m为冷却介质质量、Qf为冷却介质流量、 ρ为冷却介质密度； 水的比热为4.2×10^3J/kg ℃ ； 空调与空气水冷器冷却主要区别在于空调有个制冷压缩机。 离心散热器风机 系统风量计算 变频系统排风量为变压器柜以及功率柜上所有风机排风的总和； 单个450风机排风量约为4100 m3/h ，主要运用了EBM、洛森以及施依洛三个品牌风机； 单个560风机排风量约为8500 m3/h ，主要运用了EBM、洛森两个品牌风机； 一、风道散热 主要针对于现场环境清洁、空气中灰尘少、不含导电颗粒、并且环境温度不是很高（年平均温度在20℃左右，最高短时环境温度45℃，日最高平均温度不超过35℃ ）的可采用风道散热方式 ； 如果变频器柜顶风机距出风口较近（小于3米，中间无转折），出风口可不加装辅助抽风机；如果出风口的现场施工存在不便，风道需有转折，则必须加装风机强迫排风，抽风机的排风量不得小于变频器柜顶风机的排风量； 注意事项：进风口面积必须足够大，防止室内形成负压，产生高海拔效应，人为的降低设备系统容量，进风口必须加装方便拆卸的防尘滤网，防尘滤网必须定期更换、冲洗；出风口必须做好防止雨水沿着风道回灌到系统中的措施； 风道材料：采用喷漆的冷轧钢板、白铁皮或者不锈钢，材料厚度在0.8~1.0mm即可； 进风口的的位置一般在墙壁距地面0.5~1.0m处； 风道散热的优缺点 ：成本低，可靠性高，散热效果良好 ，可靠性高；需要定周期地维护，不能使用于灰尘比较大、温度比较高的环境。 出风口、进风口的选置 风道散热效果的好坏与变频系统安装的地点、进风口位置、出风口位置有着密切的关系； 出风口与周围障碍物的距离不得小于1.5m，不得放置在迎风处，出风口所在环境的压强不得高于标准大气压，不得向密闭的环境、安装有发热源的电器设备排放变频系统热风。由于我们使用的风机正常情况是逆时针旋转，因此风道出风口时不得逆着风机旋转的方向放置； 进风口要远离灰尘源、远离热源、远离水雾、尽量靠近变频的变压器柜与功率柜； 在无增加抽风机的情况下，出口风速一般控制在12m/s以内。 进风面积计算 在现场允许的情况下，进风口的面积应尽量的大； 系统的通风量Qf，假定进风口的风速V不超过3 m/s，由Qf =S×V可知，进风口的面积S≈Qf /V。如果进风面积越小，则进风速度就越大，那么空气所携带的灰尘就会越多、颗粒就会越大，防尘滤网就很容易积灰阻塞，从而使维护的工作量加大、变频室容易造成负压现象——散热效果不好； 风道设