变频器散热结构分析

从目前变频器的构造分析，散热一般可分为以下三种：自然散热、对流散热、液冷散热。

1.自然散热

对于小容量的变频器一般选用自然散热方式（见图14-1a），其使用环境应通风良好，无易附着粉尘及飘浮物。此类变频器的拖动对象多为家用空调、数控机床之类，功率很小，使用环境比较优良。

图14-1 自然散热方式

a）普通散热 b）穿墙式散热

自然散热的另外一种方式就是“穿墙式”自然散热，这种散热方式最多可减少80%的热量，其特点是变频器的主体与散热片通过电控箱完全隔离，大大提高了变频器元器件的散热效果，如图14-1b所示。这种散热方式最大的好处就是可以做到定时清理散热器，且能保证电控箱的防护等级做得更高。像常见的棉纺企业由于棉絮过多，经常容易堵塞变频器的通风道，导致变频器出现过热故障，用穿墙式自然散热就能很好地解决这一问题。

2.对流散热

对流散热是普遍采用的一种散热方式，如图14-2a所示，它主要采用散热风机（见图14-2b）将散热器（见图14-2c）上的热量以对流的方式带走。应用在变频器上的散热风机的主要特点是：体积小，受命长，噪声低，功耗低，风量大，防护高。如常用的小功率变频器散热风机只有25mm×25mm×10mm；日本SANYO长寿命风机的使用寿命可达200000h，防护等级可达IPX5；德国EBM公司大风量轴流风机，排风量高达5700m³/h。

图14-2 对流散热方式

a）装有散热风机的变频器 b）变频器散热风机 c）变频器散热器(www.xing528.com)

对流散热正是由于使用的器件（散热风机、散热器）选择起来比较容易，成本不是太高，变频器的容量可以做到从几十到几百kVA，被广为采用。

3.液冷散热

水冷是工业液冷方式中较常用的一种方式，如图14-3所示。针对变频器这种设备选用该方式散热的很少，因为它的成本高，用在小容量变频器时体积大，再由于通用变频器的容量在几kVA到近百kVA，容量不是很大，性价比不高，只有在特殊场合（如需要防爆）以及容量特别大的变频器才采用这种方式。

图14-3 水冷散热方式

水冷变频器在欧洲已有近十年的历史，广泛应用于轮船、机车等高功率且空间有限的场合。相对于传统的风冷变频器，水冷变频器更有效地解决了散热问题，从而使高功率变频器的体积大大缩小，性能更加稳定。体积的减小意味着节省了设备安装空间，从而有效地解决了很多特殊场合对变频器体积的要求。如芬兰VACON公司的400kW水冷变频器，其体积仅为同等级的风冷变频器的1/5。

散热效果的优劣与安装工艺也有密切关系，安装时应尽量增大功率模块与散热器的接触面积以降低热阻，提高传热效果。在功率器件与散热器之间涂一层薄薄的导热硅脂可以降低热阻25%～30%，如图14-4所示。

图14-4 导热硅脂

小贴士

对于防爆变频器来说，小容量选用一般类型的散热器即可，要求散热面积在允许的范围内尽可能的大一些，散热肋片间距小一些，尽可能地增加热辐射面积。对于大容量的防爆变频器，除了液冷散热之外，还可以使用热管散热器。热管散热器是近年来新兴的一种散热器，它是热管技术与散热器技术结合的一种产品，它的散热效率极高，可以将防爆变频器的容量做得比较大，可达几百kVA。