产品设计部：聂鹏
一、技术背景
高压变频器在运行过程中要产生一定的功耗，一般为其容量的3~5%。其中移相变压器约占45%，整流及逆变约占40%，控制系统、主回路电缆与铜排等约占15%。
高压变频器的散热方式主要以自然冷却微绿球藻
、强迫风冷、水冷三种方式为主。国内高压变频器的散热方式以强迫风冷为主流。随着国内变频器技术近几年持续的发展，变频器容量的不断提高，强迫风冷散热受散热器面积、环境温度、变频器使用环境、风机体积与噪音等多方面原因影响，已不能完全满足大功率变频器的散热要求。 影响高压变频器可靠性的多种因素中，散热是至关重要的，大功率半导体器件与移相变压器工作时所产生的热量，将导致器件温度的升高，如果没有适当的散热措施及时将热量带走，就可能导致器件温度超过器件所允许的最高结温，从而导致器件性能的恶化甚至损坏。所以在设计中，选择适当的散热方式，并进行合理的设计，能有效延长器件使用寿命，是熊猫猪提高变 频器可靠性不可缺少的重要环节之一。
由于水冷散热方式具有优异的散热性能和较高可靠性，且对环境适应能力强，所以水冷散热在大功率高压变频器上应用非常必要。
二、水冷与强迫风冷特点对比
水冷冷却方式 | 强迫风冷冷却方式 |
换热系数3500W /（m2·℃），散热效果好 | 换热系数为35W/（m2·℃），散热效果较差 |
茶农技艺整机外形尺寸小，结构紧凑，节省空间 | 体积庞大，占地面积大 |
水冷设备声音非常小，设备运行环境好，主要动力部件如水泵等采用一用一备方式，可靠性高，稳定性好 | 设备中有风机，随着变频器功率增大，风机数量越来越多，振动和噪声很大，且风机寿命有时间限制，稳定性差 |
变频器不受空间限制，因为配水管道不存在传输距离的限制，且体积小 | 变频器不宜远置，因为风管传输距离不宜太远，否则风机风压太大，不易选择 |
能将系统温度降至室温以下，不受室温限制芯棒>一个度导航 | 散热能力有限，不能将系统温度降至室温以下 |
不受环境影响，可以在粉尘及有害气体的环境中正常运行 | 环境无导电的粉尘及有害气体，粉尘附着到散热器上，增加热阻，影响热量交换与电气绝缘； |
适用于各种功率变频器，尤其是大功率和使用环境恶劣的变频器 | 应用于大功率变频器散热效果差 |
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三、合康变频水冷型变频器组成与散热原理
3.1 变频器组成部分
水冷型变频器由启动柜、移相变压器、功率单元柜、控制柜与循环纯水冷却机组组成。与强迫风冷型变频器比较，循环纯水冷却机组为新增加部件，其它部件两者无区别。（见图一）
图一
1. 启动柜、2. 移相变压器、3. 功率单元柜、4控制柜、5. 循环纯水冷却机组
3.2冷却回路工作原理介绍
3.2.1冷却回路示意图（见图二）
图二
3.2.2冷却回路工作描述
冷却水在主循环泵的驱动下，沿管道以恒定的流速通过功率单元散热器，连续不断地带出热量；冷却水升温后沿主管回路进入换热器设备进行热量交换；换热后的冷却水回流至主循环泵的进口，形成一个封闭的循环冷却系统。
水冷系统控制模块根据预设的冷却水温度值自动调节换热比例，从而精确地控制水的温度。根据冷却容量、现场环境条件的不同，系统可以采用水—水、水—风等各种二次热交换形式将热量释放到环境中。
四、合康变频水冷型变频器方案介绍
4.1变压器
4.1.1 组成部分（见图三）
图三
4.1.2工作原理
变压器类型：强迫油循环水冷却式油浸变压器
变压器油箱、油水换热器、油泵通过管道串联成封闭的回路。变压器工作时产生热量，因变压器本体浸泡在冷却油中，热量传递给冷却油。在油泵的作用下，强迫冷却油流动，热油从油箱上端流出，通过封闭管道流经油水换热器时与冷却水进行热交换，热油中的热量被冷却水带走，冷却后的油沿管道重新回到油箱，以此循环实现变压器的散热。
4.1.3 特点：
冷却类型：油水换热；
损耗小，效率＞99%；
过载能力强，1.5倍容量下可持续运行120分钟；
采用专利技术，保证出线抽头可靠密封。
4.2、功率单元 （见图四）
4.2.1 散热方式：功率单元采用水冷为主，风冷为辅的散热方式
4.2.2 方案与特点
单元冷却水管采用并联接入方式，保证流量均匀分布；
独立的单元电解电容散热风道，电容运行温度低、寿命长；
采用叠层母排设计，寄生电感小、单元结构紧凑；
功率单元散热器采用真空钎焊式水冷散热器，水冷散热器进水口、回水口为双截流快速接头，方便功率单元的更换；
功率单元柜主管道为不锈钢管道，单元与主管道间采用橡胶软管，保证单元绝缘。
功率单元柜 功率单元
图四
4.3、循环纯水冷却机组
4.3.1 循环原理图（见图五）：
反光道钉
图五
4.3.2 工作原理
冷却水在主循环泵的驱动下，沿管道以恒定的流速通过功率单元散热器，不断带出热量，冷却水升温后沿主管回路进入换热器设备进行热量交换，降温后的冷却水回流至主循环泵的进口，形成一个封闭的循环冷却系统。系统控制模块根据预设的冷却水温度值自动调节换热比例，从而精确地控制水的温度。
根据冷却容量、现场环境条件的不同，系统可以采用水—水、水—风等各种二次热交换形式将热量释放到环境中。
因高压变频器是在高压的环境下运行，冷却水必须具备极高的电阻率，因此在主循环冷却回路上并联了去离子水处理旁路，一定比例的冷却水流经离子交换器，不断去除设备及管路中析出的离子。为保持管路的压力恒定和冷却水的冲满，及缓冲冷却水因温度变换而产生的体积变化，系统中设置了缓冲罐及补水装置。
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