浅谈变频器散热技术的发展现状

浅谈变频器散热技术的发展现状

       1 引言

　　变频器在工作过程中，因主回路中功率器件损耗而产生热量，从而影响电子设备的正常运行，若变频器系统的散热能力不强，则功率的耗散就会造成电力电子器件内部芯片有源区温度上升及其结温升高。电力电子器件的失效率与其结温成指数关系［1］，即其性能随着结温升高而降低。器件的工作温度每升高10℃，其失效率增加1倍［2］。因此，随着中大功率变频器得到越来越广泛的应用，为了提高其工作性能和可靠性，在变频器系统中采取合理的外部散热措施，显得非常必要和迫切。

　　目前，变频器设备常用的散热技术有：自然空气散热、强制风冷、水冷和热管等，本文阐述这几种常用散热技术的原理和特点，根据工程现场实际需要，研发设计人员可以选择相应的散热技术。

       2 常见散热方式

　　2.1空气自然散热

　　空气自然散热方式是指不使用任何外部辅助能量的情况下，实现变频器发热器件向周围环境散热达到温度控制的目的。通常包含导热、对流和辐射三种主要传热方式，其中对流以自然对流方式为主。空气自然散热方式往往适用于功耗低于50w，对温度控制要求不高、器件发热的热流密度不大的低功耗器件和部件，以及密封或密集组装的器件不宜（或不需要）采用其它冷却技术的情况下。另外，采用此种散热方式的变频器需要加大散热器的体积和面积来实现自然冷却。此种散热方式的缺点是：自由对流时散热器的热阻往往大于功率模块的内部热阻。

　　2.2强制风冷散热

　　风冷散热器分为翅片散热片和风扇两部分。翅片散热器是与热源直接接触的部分如图1所示，负责将热源发出的热量引出；风扇则用来给散热器强制对流冷却降温。其冷却效果与使用的散热器的结构密切相关。目前有关研究主要集中在散热器的散热特性及结构、材料的优化上。影响强制对流冷却效果的另一个参数是风速，风速越大，

　　散热器的热阻越小，但流动阻力越大，适当提高风速有利于热阻的降低，但风速超过一定数值之后再提高已无多大意义［3］ 。

　　该散热方式主要应用于没有特殊要求及一般功率等级的系统。由于具有结构简单、价格低廉、安全可靠等优点，而成为最常用的散热方法之一；其缺点则是：不能将系统温度降至室温以下；且因风扇的转动而存在噪音大且同时风扇的寿命有时间限制。采用此种散热方式要求通风条件良好，对于置于密闭的壳体内的变频器不适用。