低壓變頻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計
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- 低壓變頻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計The Structural Design of a Low Voltage Inverter
山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司 孔亮
Kong Liang
摘 要：本文以160kW/380V變頻器為例，闡述了變頻器結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要過程：包括熱設(shè)計；通風(fēng)量的計算；散熱器的設(shè)計，風(fēng)道的設(shè)計及整機(jī)防腐蝕設(shè)計。
關(guān)鍵詞：變頻器；功率損耗；熱阻；風(fēng)道
Abstract: This paper takes 160kW/380V inverters as an example to gives main process of inverters structure design: including thermal design; ventilation rate calculation; radiator design, duct design and machine design of Corrosion prevention.
Key words: Inverter Power consumption Thermal resistance Wind tunnel
1引言
本文以160kW/380V通用變頻器為例，分別從功耗計算，通風(fēng)量計算，散熱器的設(shè)計，風(fēng)道的設(shè)計，防腐蝕設(shè)計等幾方面闡述了在特殊環(huán)境條件下的結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般過程。
2 160kW/380V變頻器功率損耗（以下簡稱：功耗）計算
2.1 160kW/380V變頻器的主回路功耗計算
2.1.1 160kW/380V變頻器的IGBT功耗計算
變頻器選用型號為FF400R12KE3 的IGBT模塊共6件，IGBT功耗為：
② 續(xù)流二極管的開關(guān)功耗包括在IGBT的ESW(on) 之中。
(5)每一IGBT(兩個橋臂)總功耗為：
2×PA=2×( PC+ PD )=2×( PSS+ PSW+PD )=2×(189.4+23.1)=425(W)
(6) 6個IGBT總功耗為：
425×6=2550(W)
符號注釋：
VCE(sat): T=125℃，峰值電流ICP下IGBT的飽和壓降；VCE(sat)=2V。
ESW(on)：T=125℃；峰值電流ICP下，每個脈沖對應(yīng)的IGBT開通能量，ESW(on)=25mJ。
ESW（off）：T=125℃；峰值電流ICP下，每個脈沖對應(yīng)的IGBT關(guān)斷能量，ESW（off）=62mJ。
fSW：變頻器每臂的PWM開關(guān)頻率（通常fSW=fC），取值為2kHz。
ICP：正弦輸出的電流峰值，ICP =400A。
VEC：IEP情況下，續(xù)流二極管的正向壓降，VEC =0.7V。
D：PWM信號占空比，取值為0.5。
θ：輸出電壓與電流間的相位角，（功率因數(shù)= ）。
平均結(jié)溫的估算：
IGBT的最大結(jié)溫是150℃，在任何情況下都不能超過該值。
Tj=Tc+PT×Rth(j-c) Rth(j-c)可以在數(shù)據(jù)手冊中查到。
=75+425×0.062
≈101℃<150℃
Rth(j-c)=標(biāo)定的結(jié)殼熱阻
Tj=半導(dǎo)體結(jié)溫
PT=器件的總平均功耗（PSW+PSS）
Tc=模塊的基板溫度。設(shè)定Tc=75℃時，變頻器溫升保護(hù)。
2.1.2整流模塊功耗計算
變頻器選用型號為ZXQ400A-1200V的3只，可控硅模塊選用KZQ600-1200V的1只，整流模塊和可控硅模塊總功耗按IGBT模塊的三分之一計算。...
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