低压变频器中的温升及其试验方法

文章摘要： FSW: 变频器每臂的PWM开关频率(通常FSW=FC); ICP: 正弦输出的电流峰值; VCE(SAT): 在T=125℃时的峰值电流ICP下，IGBT的饱和电压; VEC: IEP情况下，续流二极管的正向压降; D: PWM信号占空比; θ: 输出电压与电流间的相位角(功率因数=cosθ)。 IGBT的芯片最大额定结温是150℃，在任何工作条件下，都不允许超过，否则要发生热击穿而造成损坏，平均结温的估算: Tj= TC+PT×Rth(j-c) Rth可以在数据手册中查到; Rth(j-c)=标定的结壳热阻;

低压变频器中的温升及其试验方法,标签：电气工程,电气自动化,http://www.88dzw.com
    FSW: 变频器每臂的PWM开关频率(通常FSW=FC); 
    ICP: 正弦输出的电流峰值;
    VCE(SAT): 在T=125℃时的峰值电流ICP下，IGBT的饱和电压; 
    VEC: IEP情况下，续流二极管的正向压降; 
    D: PWM信号占空比; 
    θ: 输出电压与电流间的相位角(功率因数=cosθ)。
    IGBT的芯片最大额定结温是150℃，在任何工作条件下，都不允许超过，否则要发生热击穿而造成损坏，平均结温的估算: Tj= TC+PT×Rth(j-c)
    Rth可以在数据手册中查到; 
    Rth(j-c)=标定的结壳热阻; 
    Tj=半导体结温; 
    Pt=器件的总平均功耗(PSW+PSS); 
    TC=模块的基板温度。 

3  变频器温升设计
    了解了整流及IGBT的模块的温度要求，就可确定模块的散热器的工作温度，合适的工作温度既可保证其经济性又可保证其长期、可靠、安全地运行，比如选择IGBT模块的散热器为70℃作为设计依据，那么温升值为:
        K1= 70℃-K0=70℃-40℃=30℃
其中:K1:IGBT模块的散热器温升值;  K0:最高允许环境温度。
    还要参照其它各部位温升允许值以及其它的要求，如变频器的效率、防护等级、电流密度等以此来设计散热器的体积、风机的容量及母排尺寸等结构上的设计。当然不能忽略其它元器件选型的重要性。
    设计完毕，将所有数据送入计算机进行仿真。温升校核可以通过计算和样品测试来进行。一般通过样品试验进行温升核算的比较多一些。如果样品试验温升不超过允许温升，则可以通过。

4  使用中导致变频器温升升高的几种因素
    (1) 当前变频器的生产厂家提供的使用手册、说明书及样本所提供的使用环境条件，一般试验都是在裸机状态下取得的数据。而100kW以下变频器实际使用应该在变频器装置内(装有变频器的配电及电控设备)，这就等于改变了变频器的使用环境条件。如;防护等级、环境温度、通风等，这些因素造成温升升高。所以变频器装置的使用应做补充温升试验。
    (2) 变频器的温升试验应以较严酷等级试验为依据，除非与用户达成某种协议。如开关频率(PWM、SPWM的脉宽调制频率)，在温升试验时应选脉宽调制频率的上限，不能满足要求时应考虑降容使用并应在使用手册中指明。
    (3) 风道过滤网堵塞、散热风扇故障及灰尘等。
    (4) 使用环境温度过高。

5  变频器的温升试验

5.1 试验依据
  《调速电气传动系统 第二部分:一般要求—低压交流变频电气传动系统额定值的规定》GB/T12668.2-2002 7.3.2

5.2 试验设备的选择
    采用等效法组成的温升试验设备(采用可调电阻、可调电抗器构成的模拟负载)由于不宜调节，功耗大等缺点则很少采用，如图3所示。通常采用模拟法(机组试验设备)进行温升及其它试验，如图4所示。

图3    等效法温升试验线路图 

 

图3中: A1:输入电流表;  A2:输出电流表;  V1:输入电压表;  V2:输出电压表。

图4    模拟法温升试验线路图a 

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