变频器的散热方式

图1 自然散热方式
2、对流散热
对流散热是普遍采用的一种散热方式，如图2所示。随着半导体器件的发展，半导体器件散热器也得到了飞速的发展，趋向标准化，系列化，通用化；而新产品则向低热阻，多功能，体积小，重量轻，适用于自动化生产与安装等方向发展。世界几大散热器生产商，产品多达上千个系列，并全部经过测试，提供了使用功率与散热器热阻曲线，为用户准确选用提供了方便。同时散热风机的发展也相当快，呈现出体积小，长受命，低噪声，低功耗，大风量，高防护的特点。如常用的小功率变频器散热风机只有25mm×25mm×10mm；日本SANYO长寿命风机可达200000h，防护等级可达IPX5；更有德国ebm大风量轴流风机，排风量高达5700m3/h。这些因素为设计者提供了非常广阔的选择空间。
对流散热正是由于使用的器件(风机、散热器)选择比较容易，成本不是太高,变频器的容量可以做到从几十到几百kVA，甚至更高(采取单元并联方式)才被广为采用。

图2 对流散热方式
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，很难将性价比做到让用户接受的程度，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。
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五分之一。

图3 水冷散热方式
资料表明，散热器表面经电泳涂漆发黑或阳极氧化发黑后，其散热量在自然冷却情况下可提高10~15%，在强迫风冷情况下可提高20~30%，电泳涂漆后表面耐压可达500~800V。所以在选择散热器及制定加工工艺时，对散热器进行上述工艺处理会大大提高本身的散热能力，还可以增强绝缘性，降低了因安装不当造成的爬电距离过小，电气间隙不够等带来的不利影响。
散热效果优劣与安装工艺有密切关系，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%。如需要在功率器件与散热器之间加绝缘或加垫块来方便安装，建议使用低热阻材料：薄云母，聚酯薄膜或紫铜块，铝块。合理安排器件在散热器上的位置，单件安装时应使器件位于散热器基面中心位置，多件安装时应均匀分布。紧固器件时需保证扭力一致。安装完毕后不宜对器件及散热器再进行机械加工，否则会产生应力，增加热阻。单面肋片式散热器，适于在设备外部作自然风冷，即利于功率器件的通风又可降低机内温度。自然风冷时，应使散热器的断面平行于水平面的方向；强迫风冷时，应使气流的流向平行于散热器的肋片方向。
无论采用哪种散热方式，都应根据变频器的容量，确定它的功耗，选择适当的风机，以及适当的散热器，达到优良的性价比，同时也应将变频器所使用的环境因素充分考虑到。针对环境比较恶劣(高温，高湿，煤矿，油田，海上平台)的情况，必须采取相应的措施，确保变频器正常可靠的运行。从变频器本身，应尽可能的避免不利因素的影响，例如针对灰尘、风沙的影响可以进行密封处理，只有散热器风道与外界空气接触，避免了对变频器内部的影响；针对盐雾，潮湿等可以对变频器各部件进行绝缘喷涂处理；野外作业用变频器要加防护，做到防雨、防晒、防雾、防尘；对于高温高湿环境可以增加空调等设备进行降温除湿，给变频器一个良好的环境，确保变频器可靠运行。