杨顺禄
（广东明阳龙源电力电子有限公司 528437）
摘要：本文以广东明阳龙源电力电子有限公司设计的MYVERT-D水冷型高压变频器为例，介绍水冷型高压变频器的优越性。
关键词：高压变频器 水冷
Abstract:Take MYVERT-D high voltage inverter in Guangdong Mingyang Longyuan Power Electronics Co., Ltd design as an example, introduced the superiority of water-cooled type high voltage inverter .
Key Words: high-voltage inverter; water-cooled
1．广东明阳高压变频器简介
伴随人类生产力的高速发展，能源消耗日益增加，如何节约和充分利用能源成为当今社会生产发展最为重要的问题。高压变频器以其卓越的调速性能、显著的节电效果在各领域得到广泛应用。
MYVERT-D系列高压变频器是广东明阳龙源电力电子公司设计生产的模块串联多电平电压型高压变频器，该系列高压变频器主电路采用模块串联方式，通过将若干个独立的低压变频功率模块输出串联的方式实现高压直接输出。它是集大功率电力电子控制技术、微电子技术、高速光纤通信技术、自动化控制技术和高电压技术等多学科为一体的高新技术产品。广东明阳龙源电力电子公司在高压变频产品领域有16年的设计、生产及现场可靠运行的丰富经验和技术积累。
图1 水冷型高压变频器系统原理图
2.高压变频器散热方式
随着高压变频器技术的不断发展，高压变频器对散热的要求越来越高，散热量越来越大。高压变频器运行环境温度的要求为-5℃～45℃。大量研究表明，高压变频器的故障率随温度升高而上升，使用寿命随温度升高而下降，环境温度升高10℃，高压变频器使用寿命将减半。
强迫风冷是传统的散热方式，一般是将电力电子元器件的发热核心部位与散热器相接触将热传导出来，然后再通过风扇转动，来加强空气的流动，通过强制对流的方式将散热片上的热传至周围的环境。
水循环冷却是利用水泵驱动水流经过热源，循环带走散热器的热量进行吸热传递。其散热效率高，热传导率为传统风冷方式的20倍以上，可以解决几百至数千瓦的散热问题，是风冷效果所不能比拟的。 因为即使是散热效率最高的涡轮风扇风冷散热，其温度比水冷散热也要高大约 10℃。
3.水冷型高压变频原理
水冷系统分为内循环水冷和外循环水冷，变频器内部功率单元采用水冷板散热，水通过管道进入水冷板，将IGBT等功率元件的发热传递给水后，由水带走，进入水-水热交换器，水-水热交换器通过和外循环水换热，热量由外循环水带走，冷水进入单元水冷板继续循环。为防止外部环境温度引起变频器内部有凝露现象产生，在水冷管道内加入加热装置。变频器外部水温低于25℃时，水冷系统会自动启动加热器，同时将散热外水通过旁路管道直接回流，当水温高于25℃时，自动关闭加热器，根据温度的大小，自动调节外水通过散热板的流量，让外循环水带走内循环水的热量,水冷型高压变频器系统原理图1所示。
从图1可以看出水泵1、水泵2提供循环的动力,为提高系统的可靠性,水泵一备一用,有故障时根据水流量在控制系统检测下自动倒换。循环水流入并流 出被冷却电子装置后进入水泵的入口，水泵提供动风热交换器，热水在这里被冷却，冷却后的水再进入被冷却装置带走热力，循环水流入水量，回到水泵的入口.外在散热器进口处装有电动三通球阀K1,它有一个进口与两个出口,其阀芯处于不同位置时，进水口的水在两个出口间有不同的分配比例。冬季室外气温低时，大部分水可以不经过水热交换器直接返回水泵进口，夏季则让全部水经过水热交换器。
4．现场应用
黑龙江省双鸭山电厂#5、#6机组共4台负载为5000kW引风机,2011年使用广东明阳水冷型高压变频器进行节能改造，水冷系统可保证整个系统工作在最佳温度点，水循环系统中各单元及传感器由PLC自动监控运行，并通过触摸屏显示界面实现人机信息的实时交流。水循环系统运行参数和报警信息条实时传输至变频器主控制器，并可通过主控制器远程操控水循环系统，实现水循环系统与主机的无缝接合。
双鸭山4台5000kW引风机使用的水冷型变频器至今稳定运行5年之久，水冷型高压变频器在实际应用中表现出优异的性能、高可靠的稳定性。
5．结语
广东明阳水冷型高压变频器为大功率高压变频器的应用提供了先进性和可靠性，具有良好的综合性价比的优势，不需要大功率的冷却风机，噪声小，全封闭的柜体结构能适于恶劣环境。水冷系统集成在变频器柜体内部，与变频器结合成为统一的整体，安装方便，利于运输。电路水路分开布置，可以有效防止高压电的危险。循环冷却，提高了高压变频器系统的换热效率。广东明阳水冷型高压变频器具有高可靠性，安全运行，调速和节能效果极佳等优越的性能。`
参考文献
[1]王兆安 刘进军.电力电子技术[M].第5版.机械工业出版社，2009.
[2]倚鹏.高压大功率变频器技术原理及应用[M].人民邮电出版社，2008.
[3]胡建辉李锦庚邹继斌谭久彬.变频器中的IGBT模块损耗计算及散热系统设计[J].电工技术学报.2009年03期
[4]Jai P. Agrawal. Power electronic systems-theory and design[M].Prentice Hall,2011.
作者简介：
杨顺禄－男，现工作于广东明阳龙源电力电子有限公司，主要从事高压变频器、SVG产品的开发设计和应用工作。
论文作者:杨顺禄
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/1
标签：变频器论文; 水冷论文; 高压论文; 东明论文; 热交换器论文; 系统论文; 水泵论文; 《电力设备》2016年第9期论文;