级联型高压变频器的散热器优化设计策略

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1、第50卷第8期电力电子技术Vo1．50，No．82016年8月PowerElectronicsAugust2016级联型高压变频器的散热器优化设计策略冯芬．胡清z(1．卧龙电气集团杭州研究院有限公司，浙江杭州310051；2．商丘职业技术学院，河南商丘476000)摘要：以级联型高压变频器为研究对象．针对传统散热器设计中存在的过度依赖工程经验的问题．提出一种基于Flotherm热仿真软件的散热器优化设计策略。该优化设计策略共4个步骤(变换器损耗估算、散热器初步选型及热仿真、散热器优化选型及热仿真和实验验证)。给出了详细的设计及实施方法，最后，设计了一台82．8kVA额定容量的三

2、相／单相变换器样机。实验结果验证了该优化设计策略的有效性。关键词：高压变频器；散热器：损耗估算中图分类号：TN7文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)08—0086—03HeatsinkOptimumDesignStrategyofCascadedHighVoltageInverterFENGFen，HUQinga(1．WolongHangzhouResearchinstituteCo．，Ltd．，Hangzhou310051，China)Abstract：Accordingtotheproblemofexcessivedependentofengineerin

3、gexperienceinheatsinkdesignofcascadedhighvoltageinverter，anoptimumdesignstrategyofheatsinkbasedonFlothermsoftwareisproposed．Thisstrategyiscomposedoffoursteps：powerlosscalculationofconvener，heatsinkpreliminaryselectionandthermalsimulation，heatsinkoptimumselectionandthermalsimulation，andexperi

4、mentalverification．Thedetaileddesignandimplementa-tionmethodareproposed．Finally，a82．8kVAthree-phase／single—phaseconvenerisbuilt，theexperimentalresultsveri—fythefeasibilityoftheproposedoptimumdesignstrategy．Keywords：highvoltageinverter；heatsink；powerlosscalculation1引言热器优化设计策略．该策略分为4个步骤，即变换器损耗

5、估算、散热器初步选型及热仿真、散热级联型高压变频器被广泛应用于3．3kV及以器优化选型及热仿真和实验验证。提出了变换器上电压等级的中、高压电机调速系统『l_。在这些损耗的估算方法。并在此基础上完成散热器初步应用中．级联型高压变频器需要配置具有多输出选型。然后，借助Flotherm软件完成热仿真，并进端口移相变压器来实现电气隔离．移相变压器的行不同优化方案的散热效果对比。最后，搭建了每个输出端接有一个三相／单相变换器(以下简称实验样机对所提热设计方法进行实例验证。变换器)。通过合理配置移相变压器移相角即可实现输出波形近似正弦化。此外，级联型高压变频器2Flotherm热仿真原理也

6、是一种优选方案。该变频器能在使用更少的功Flotherm软件的基本原理是将空间分解为有率单元的基础上输出更多级数电平。从而提高电限个微小的网格。并且充分考虑每个网格之间的网电压质量。级联型高压变频器中，装有功率器件传导、对流和辐射，然后根据三大守恒方程进行三相／单相变换器是设备稳定运行的关键。由于功多次迭代运算【。如果满足收敛条件，则仿真结率器件发热量大，需要合理选择散热器【】。目前束。否则，则需要调整网格或者收敛条件，直至得工程师们在进行高压变频器散热器设计时主要依到稳定的仿真结果。靠工程经验。并根据实验效果调整散热器结构[。能量守恒方程为：该设计方法的不足之处在于缺乏科学合

7、理的设计+++=指导．导致散热器设计周期太长。而且增加成本。OtddVOzOx雌＼Cno1／+在此提出一种基于Flotherm高压变频器的散Oy(＼砉c·)／+。OazfCpOz)+ST(1)式中：，，W分别为流体速度的，Y，轴分量；p为流体密定稿日期：2015—12—01作者简介：冯芬(1978一)，女，浙江上虞人，硕士，研究方度；为流体温度；C。为流体比热容；ST为流体内部热源。向为电力电子、高压大功率变频驱动。动量守恒方程为：86级联型高压变频器的散热器优化设计策略fl旦+曼)+2+曼