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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
    山东新风光电子科技发展有限公司 孔亮
    Kong  Liang
    摘  要:本文以160kW/380V变频器为例,阐述了变频器结构设计的主要过程:包括热设计;通风量的计算;散热器的设计,风道的设计及整机防腐蚀设计。
    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通用变频器为例,分别从功耗计算,通风量计算,散热器的设计,风道的设计,防腐蚀设计等几方面阐述了在特殊环境条件下的结构设计的一般过程。
    2 160kW/380V变频器功率损耗(以下简称:功耗)计算
    2.1  160kW/380V变频器的主回路功耗计算
    2.1.1 160kW/380V变频器的IGBT功耗计算
    变频器选用型号为FF400R12KE3 的IGBT模块共6件,IGBT功耗为:
     

    ② 续流二极管的开关功耗包括在IGBT的ESW(on) 之中。
    (5)每一IGBT(兩個橋臂)總功耗爲:
       2×PA=2×( PC+ PD )=2×( PSS+ PSW+PD )=2×(189.4+23.1)=425(W)
    (6) 6个IGBT总功耗为:
    425×6=2550(W)
    符號注釋:
    VCE(sat): T=125℃,峰值电流ICP下IGBT的饱和压降;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),取值爲2kHz。
    ICP:正弦输出的电流峰值,ICP =400A。
    VEC:IEP情况下,续流二极管的正向压降,VEC =0.7V。
    D:PWM信號占空比,取值爲0.5。
    θ:输出电压与电流间的相位角,(功率因数= )。
      平均结温的估算:
    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)可以在数据手册中查到。
        =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
    變頻器選用型號爲ZXQ400A-1200V的3只,可控矽模塊選用KZQ600-1200V的1只,整流模塊和可控矽模塊總功耗按IGBT模塊的三分之一計算。...
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