低壓變頻器的結構設計
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- 低壓變頻器的結構設計The Structural Design of a Low Voltage Inverter
山東新風光電子科技發展有限公司 孔亮
Kong Liang
摘 要：本文以160kW/380V變頻器為例，闡述了變頻器結構設計的主要過程：包括熱設計；通風量的計算；散熱器的設計，風道的設計及整機防腐蝕設計。
關鍵詞：變頻器；功率損耗；熱阻；風道
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，通風量計算，散熱器的設計，風道的設計，防腐蝕設計等幾方面闡述了在特殊環境條件下的結構設計的一般過程。
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 續流二極管的開關功耗包括在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，每個脈沖對應的IGBT關斷能量，ESW（off）=62mJ。
fSW：變頻器每臂的PWM開關頻率（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= ）。
平均結溫的估算：
IGBT的最大結溫是150℃，在任何情況下都不能超過該值。
Tj=Tc+PT×Rth(j-c) Rth(j-c)可以在數據手冊中查到。
=75+425×0.062
≈101℃<150℃
Rth(j-c)=標定的結殼熱阻
Tj=半導體結溫
PT=器件的總平均功耗（PSW+PSS）
Tc=模塊的基板溫度。設定Tc=75℃時，變頻器溫升保護。
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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