变频器的制动技术分析论文

摘要：文章通过对普通自动扶梯存在的弊端进行分析，重点引出全变频和母线技术在自动扶梯节能改造中的应用及改造后带来的一些优势，以此来推动自动扶梯行业进一步发展。今天小编为大家精心挑选了关于《变频器的制动技术分析论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

变频器的制动技术分析论文 篇1：

变频调速技术原理及其在矿产系统中的应用思考

摘要 在对变频调速技术原理及其优点进行论述的基础上，分析了变频调速技术在煤矿带式运输机以及提升机中的应用。

关键词 变频调速；煤矿系统；煤矿提升机

当前，在我国煤矿提升系统及运输设备的调速系统中，主要采用的依然是交流绕线电阻的调速方式，相关的调速设备包括继电器、触点型接触器等，其结果负责，且电气的接触点容易受电弧烧伤，且长时间置放于空气中也容易被氧化，且功耗相对较大。随着矿井的现代化建设，必须对矿井的调速设备进行改造。而变频调速技术成为了该技术实现的一个有效途径和方式。

1 变频调速技术原理及其优点

1.1 变频调速技术的原理

传统的煤矿调速系统采用的是交流电阻调速方式，在运行的过程中存在着使用效率较低，功耗大等方面的问题。而变频调速技术，就是通过对改变调速电机的输入电源的频率的方式，使得电机的转速得到改变。其使用的根本原理就是根据电机的负载情况及其变化要求对电机的电流频率进行改变，并结合电压的变化与调节，在电机不同转速的情况下，确保其具有最高的运行效率，进而实现降低电机功耗，改善电机启动性能，降低电机及其附属设备免于遭受瞬时冲击，延长电机工作寿命，同时还能提高煤矿设备工作精确程度的目的。根据相关资料的调查，采用变频调速技术的煤矿系统可以使得其功耗降低40％左右。

1.2 煤矿调速设备采用变频调速技术的优点

随着电子技术以及网络控制技术的不断发展，新型的大型功率器件得到了不断的开发和应用，采用变频调速技术的调速设备在各种机械及电器设备中得到了广泛的应用。在煤矿系统中主要以对既有的提升机电控设备的改造及应用为主。传统的交流调压调速设备主要的优势是系统简单，价格低廉，而变频调速技术的优点在于具有较大的调速范围，速度的平滑性能极好，能达到很大的控制精度，电机的响应速度很快，且具有较硬的机械特性，同时可以实现四象限可逆运行等。在调速性能方面基本上可以与直流调速方式相媲美。更重要的一点是变频调速系统在节能方面具有明显的优势。例如，在对交流电机进行驱动时，由于电机一般不会在最大符合下运行，在采用变频调速技术后可以使得系统具有更高的能量转换效率，尤其是对电机在加速及爬行运行过程中进行控制，能够有效的提高其运行效率，达到降低能耗的目的。同时，还可以最大限度的降低系统的运行与维护成本，促进煤矿系统朝着节能、安全、高效的方向发展和提高。

2 变频调速技术在煤矿系统中的应用

2.1 变频调速技术在带式运输机中的应用

这里采用VACON公司与上海申地公司生产的BPJl-250/660型矿用安全变频设备及对应的控制系统。其中，其采用的变频器是由32位CPU进行控制，并使用具有当前先进水平的绝缘栅双极晶体管作为功率输出器件。其使用的脉冲宽度调制开关具有较高的频率，采用的磁通电流控制功能可以有效的改善电机的动态响应及机械特性。多个变频器的连接方式为主从联动，主机与变频器的数据交换采用的是RS485接口是吸纳。该系统的变频调速拖动系统原理如图1所示。

2.1.1 变频设备的主电路

变频设备的主电路包括：输入、整流、滤波、逆变四个主要部分。输入的三相交流电经过整流与滤波设备之后成为直流，然后经过逆变设备逆变成为电压、频率可以任意调整的三相交流点。在直流中间环节并联有大电容，在其作用下使得主电路的直流电压处于一个平稳变化的状态，其内阻变化较小，具备电压电源的特性。在调速系统当中，由于电机属于感性负载，其中并联的电容同时也起到了缓冲无功功率的储能作用。逆变电路中采用的是绝缘栅双极晶体管，其每个桥臂都包括一个绝缘栅双极晶体管和一个反向并联的二续流二极管。其中的续流二极管主要是给负载的滞后电流提供一个和直流电源形成反馈的通道。同时，为了达到减少电流谐波的影响，提高电机的运行性能，这里采用的是对称的三相正弦波电源，而逆变器的控制方式为正弦波脉宽调制（SPWM），使得电网的侧功率因数以及波形等得到了明显的改善，其主电路原理如图2所示。

2.1.2 变频器主从机的控制

四个变频器之间通过RS485+的转换模块实现数据的相互交换。在使用的过程中可以将其中任意一个设为主机，并作为变频器群控当中的首机，在实际的控制过程中只对主机进行控制就能够实现对其他从机的运行控制，形成了一个良好的主、从关系控制运行范式。在设置的过程中，将主机与从机的相关事件参数设置为一致，诸如加减速时间等。在机群全部停机或者是从机单独和电机连接时，可以采用单独点动运行的方式。在对主、从机的功率平衡进行调整是，通过显示屏对功率平衡系数进行调整，实现0％～200％之间可调。一旦主从机不平衡度超过设定值，两者将自动对运行参数进行调整，确保主从机的功率平衡。

2.2 变频调速技术在提升机中的应用

如上面所述，传统煤矿系统提升设备的调速系统采用的是交流电阻式调速，存在着若干的缺点。为了克服这些缺点，应该采用变频调速技术和相关的设备对之加以改造，最终实现在全频率范围之内对电机的恒转矩控制目的。就煤矿系统中用到的提升机而言，一般可以通过这样两种改造方案实现变频调速设备的改造：两象限变频器带能耗制动以及四象限能量回馈变频器。根据煤矿中所采用的提升设备及使用要求，可以采用不同的改造方案。对于双筒提升机，由于经常处于工作状态，一般采用两象限变频器带能耗制动的方式，其节能率在15％～20％之间。而对于单绞筒提升机，或者是经常处于负力提升状态的提升设备，一般以采用四象限能量回馈变频器的改造放啊，其节电率可以达到30％～35％。煤矿提升设备的变频调速改造方案如图3所示。

采用变频调速方案的煤矿提升设备具有五个方面的优点：①控制精度较高，一般的变频器都采用磁通矢量控制的方式，这样就使得交流电机的调速控制效果几乎可以和直流电机的调速性能相媲美，达到极高的控制精度，同时能够适应矿井的自动化改造；②具有极高的工作可靠性。由于变频器都采用了寿命较长的电子器件，其保护功能较为完善，在用于绞车等提升设备中可以提高工作的可靠程度；③降低了对设备的维护时间，提高了设备的额运行效率；④具有较宽的调速范围。由于变频调速属于无级调速，在电机低速工作时也具有良好的稳定性，在调速过程中可以较小对缆绳的冲击，提供缆绳的使用寿命；⑤采用变频器之后，传统的电控调速设备空间大大的减小，电控设备控制室的占地面积大大减小。

3 结束语

变频调速技术在对交流设备运行速度的控制方面具有先天的优势，在采用了变频器调速技术对煤矿系统的带式运输机及提升设备改造之后，使得煤矿系统在技术先进性和社会、经济效益等方面具有极大的优势。同时，使用变频调速设备之后，有效的降低了煤矿系统设备的日常维护工作量，减少了井下操作人员的工作强度，改善了工作人员的工作环境。

参考文献

[1]张可程,郭福伟,刘涛.变频调速在煤矿运输系统中的应用[J].电机与控制应用,2008,35(12):36-39.

[2]仝庆居,步召轩.变频调速技术原理及其在煤矿系统中的应用[J].科技创新导报,2010,17:64.

[3]陈旭,马少华,徐瑞洁.矿井提升机变频调速方案的研究[J].黑龙江科技信息,2009,6:179-180.

[4]刘士栋,徐清波.变频调速技术分析及在煤矿带式输送机中的应用[J].中国煤炭,2006,32(3):44-46.

作者：王艾军

变频器的制动技术分析论文 篇2：

全变频和母线技术在自动扶梯节能改造中的应用

摘要：文章通过对普通自动扶梯存在的弊端进行分析，重点引出全变频和母线技术在自动扶梯节能改造中的应用及改造后带来的一些优势，以此来推动自动扶梯行业进一步发展。

关键词：全变频；母线技术；自动扶梯；节能改造

在社会经济发展的现阶段，城市建设飞速发展，电梯已与人们的生活和工作息息相关，尤其是自动扶梯作为连续地承载乘客实现上下固定电力的驱动设备，已在各大车站、超市、码头、商务楼、机场和地铁等地段广泛使用。目前，我国使用的自动扶梯大部分都是直接启动的运营方式，从它的启动、运转一直到关闭，无论有没有乘客都会按照额度的速度来工作，这样导致了自动扶梯的机械磨损非常严重、能耗大、使用的寿命也会降低等。因此，全变频和母线技术在自动扶梯进行节能技术改造中的应用成为未来主要的发展方向

1 自动扶梯概述及缺陷

自动扶梯是以运输带方式运送行人和物品的运输工具，它的核心构造是两根链条，通过围绕两对齿轮循环进行转动。扶梯的顶端是一台电动机驱动传动齿轮，转动时带动链圈，链圈的移动又带动一组台阶，这就是自动扶梯的基本运行原理。对于目前自动扶梯中电动机的控制，其方式很多都是直接起动或降压起动，大多数都没有配备感应或变频调速的控制系统，从扶梯起动运行到关闭停止，无论扶梯上有无乘客，该扶梯一直都处于长时间的匀速运行模式。它的特点是比较容易控制线路，并且控制功能非常单一，其运行方式存在着很多问题还未解决：

1.1 能耗较大

直接启动的方式，日常运行的自动扶梯一般都是一天10小时的模式来运行，无论有无乘客，始终保持在高速状态下运行，并消耗大量的电力，如机场、地铁和大型的购物商场的周期性最为突出。

1.2 机械高度磨损使其寿命变短

由于自动扶梯是以额定速度进行长时间工作，扶梯部件产生了疲劳损伤和不必要的损耗，比如梯极、链条、扶梯带以及电机等部件有着最大磨损。普通的自动扶梯的寿命在十年左右，若是部件磨损太为严重，就一定要更换新部件才可投入使用。

1.3 高频率的故障发生使其成本增加

自动扶梯始终在高速运行的状态工作，产生的机械磨损和部件磨损也比较严重，使得更换部件产生了额外的费用，并因磨损间隙加大使得自动扶梯故障增加，使用维护成本也大大增加；除此之外，由于机械磨损太大，也会缩短部分机械部件的使用寿命，这也提高了它的成本。

2 全变频设计新思路

2.1 主回路方案

变频器的主要目的是为了调整自动扶梯的驱动速度，使其顺利地运行，当没有乘客时，该系统将扩展到处理爬行的操作模式，以降低功耗，实现节能效果。如果乘客通过自动扶梯入口处，光电设备会发出信号使变频器根据信号调整自己的速度，并输入额定转速的状态；如果乘客离开扶梯，变频器将进入低速运行状态信号。

所谓的全变频控制是指系统的运行过程中，都是由变频器来拖动的。这种系统不仅可以旁路变频，还具备分时段运行的好处，可以通过不同用户的要求、不同的时间段、不同数量乘客设定出扶梯不同的运行速度。乘客数量较多，扶梯的运行速度也会升高；相反，乘客数量较少，扶梯的运行速度也随之下降。因而，系统会设定几个不同的速度段，来满足不同的时间段的运行需要，从而使自动扶梯实现真正的节能目的。

图1 主回路设计的接线原理

2.2 关于控制系统的方案设计

电梯控制系统主要由信号接收继电器、PLC控制器、变频器接收机、制动电阻以及光电传感器五个主要部分组成。PLC控制器主要是接收各种信号，比如：向上、向下、大修、上部光电传感器与下部光电传感器的信号经内部程序的编程。当PLC控制器接收到自动扶梯运行的信号组合时，便会有在额定转速或低速运行的信号输出，并设置变频器具有的两个运行速度段，在变频器收到PLC控制器的额定转速信号时，变频器的控制电机会以低速的运转模式，来实现自动扶梯的额定速度运行与低速运行的切换。

图2 全变频控制系统框架

3 全变频与母线技术应用带来的优势

全变频的技术改造后，自动扶梯除了保持原本具有的各安全开关功能外，不会影响其安全性能，并产生更多的优势：

（1）无人乘坐的电梯，自动扶梯会自动过渡到节能运行的平稳状态，以1/5的额定转速运行，电流无负载的额定电流只有1/3，从而节约了大量的能源；同时，无人乘梯时，也可以设置自动扶梯停止运行，这样可以减少机械部件的磨损，从而使自动扶梯的使用寿命得到延长。

（2）如果有人乘坐，扶梯会自动进入额定转速的速度运行，以节省能源，维持系统的正常运作。

（3）维护运行时，将会进入到1/2的额定的运行速度，有利于检测到的运动的自动扶梯设备的状态，以避免额定速度运行时的危险情况发生。

（4）它的技术已经比较成熟，更加有利于实施和推广。PLC控制器的继电器类型易于编程和修改。由于控制系统使用的逆变器的功能较为齐全以及相对简单的操作，外形装置体积小且安装简单，可以直接安装在平台内的自动扶梯的頂部和底部，以避免带来不便。

（5）采用变频技术，很大程度上降低了自动扶梯在启动过程中对电网产生的冲击，变频器有效改善了电网功率的因数，从而实现了无功损耗的大幅度降低。

母线控制系统包括：直流母线、逆变器、整流回馈单元。其中的电源系统由整流变压器、整流器反馈单元、逆变器以及线路电抗器组构成，技术转化后所产生的自动扶梯优点：

（1）采用集中的整流技术，使自动扶梯装备对比原来的系统而言节能8%～15%。

（2）采用集中整流技术使母线容量变大，单台变频器的母线电压比以前更稳定，从而实现了逆变器抗干扰性能和控制精度的提高，也使其系统谐波方面得到有效控制

（3）公共直流母线采取变频逆变器，使其整流部分被公共整流单元替代，带来结构紧凑模式，提高了设备的可靠性。

（4）公共直流母线技术的应用，将电机反馈的能量转移到母线上，经电机反馈的能量带动其他的电机运行，避免母线电压的一部分因能量过高带来的停机和掉闸现象，从而减少验机、停机检修的时间，利于自动扶梯的正常

运行。

（5）母线系统设备功能比较齐全、稳定。整流消除了很多回馈单元外设使用，如制动单元、制动电阻等。设备结构紧凑模式，也节省了占地空间，降低了设备维护次数，使整体控制的自动扶梯装备水平有了很大的提高。

4 结语

综上所述，全频率及母线技术在自动扶梯的节能改造的应用，使自动扶梯实现多段速运行模式，使其更加人性化，从根本上实现了完美的节能效果，对经济效益有重大的意义。既要保护有限的资源，降低能源消耗，又要积极响应国家节能、减排政策的指引。全变频与母线技术应用于我国自动扶梯节能改造，推动了现代自动扶梯行业更进一步的发展，并且也得到了显著的效果。

参考文献

[1] 何绍明.浅谈全变频和母线技术在扶梯节能改造中的应用[J].科技与企业，2012，（11）.

[2] 张瑜亮.浅谈自动扶梯的节能技术[J].能源及环境，2009，（14）：33-34.

[3] 刘旭明.基于变频器的自动扶梯节能系统设计[J].制造业自动化，2011，33（9）：145.

[4] 朱士祥.地铁站变频自动扶梯节能原理及效果分析

[J].科技资讯，2010，（22）： 37.

作者：沈思庭

变频器的制动技术分析论文 篇3：

某型电动轮矿用车电机控制器的散热设计

【摘要】对电动轮矿用车自卸车电机控制器的热损耗进行了分析，对主要发热器件IGBT模块进行了损耗分析与计算，对功率器件散热的热流路径进行了分析计算，提出了散热冷板功率和热阻指标要求与散热设计，最后对冷板的散热性能进行了热性能试验，试验结果表明满足设计要求。

【关键词】矿用车;电机控制器;IGBT;散热设计

1.引言

新型大载重电动轮矿用自卸车采用三相交流异步牵引电机作为驱动轮，交流电机控制器是该型矿用车电驱系统的核心控制部分，主要功能是实现对牵引电机的力矩和速度控制功能。该型电机为三相交流异步电机，额定电压1060V，额定功率180KW，短时最大功率满足2.0倍过载能力。电机控制器采用6只IGBT作为逆变输出功率单元。IGBT在工作中产生较大热量，IGBT随温度上升，性能会逐步下降，超过最高承受的结温后，会导致IGBT损害，对产品造成极大的损失。因此，电机控制器热设计是产品质量的关键技术，必须对IGBT作好散热分析和设计。

本文结合工程设计，对主电路的热损耗进行理论分析和详细计算，对功率器件的热传导过程进行分析，提出了散热冷板的设计要求，并进行仿真分析，最后提供了热性能试验数据。

2.变频器主电路热损耗分析

2.1 变频器主电路构成

由车载发电机发出的三相交流电经过无控全波整流得到直流电压，该直流电压通过直流母线传递到电机控制器。考虑车载发电机电压存在较大波动，以及在实际整车行使过程中可能出现的满载制动情况，在制动时牵引电机工作在发电状态下，产生的能量反馈会导致直流母线电压出现泵升情况。根据计算，IGBT的耐压必须到3KV以上。同时，考虑到2倍过载以及安全余量设计，IGBT的电流应达300A以上。根据电压和电流要求，选用英飞凌公司生产的IGBT半桥模块：FF400R33KF2C，其耐压值为3300V，80℃额定集电极电流为400A。主电路见图1，由3个模块组成（V1、V2、V3），每个模块上集成了2个IGBT和2个续流二极管。

图1 电机控制器主电路

2.2 IGBT损耗计算

电机控制器的主电路是三相桥式拓扑结构。6个IGBT的控制方式是采用spwm方式进行调制，输出脉宽调制信号去控制IGBT桥臂开通和关断，输出三相频率可变的正弦电流，实现对交流电机的输出力矩的控制。

单只IGBT逆变模块的损耗计算包括IGBT和二极管的通态损耗加上IGBT和二极管的开关损耗。

通态损耗是指IGBT和二极管在导通工作时，器件上的电压与流过电流的乘积，这部分的功率全部转换为热耗。通常在一个周期内，IGBT和二极管是交替导通和截止的。当采用SPWM正弦波调制时，占空比函数的表达式为：f（t）=1/2（1+Msin（ωt+Φ）），其中M为调制比，ω和Φ对应调制的频率和相位。同时工程上将IGBT和二极管在导通时的导通电压与导通电流进行线性处理，得到通态导通电阻Rce、Rd和通态门槛电压Vceo、Vfo，通过推导得到通态损耗的计算公式[2]，见（1）和（2）式。

IGBT通态损耗：

（1）

二级管通态损耗：

（2）

在工程计算时，一般将M取为1，cosΦ取为1，Ip为主电路逆变输出的正弦电流的峰值。下面介绍如何使用器件资料得到通态导通电阻Rce、Rd和通态门槛电压Vceo、Vfo，并利用（1）和（2）式计算出通态损耗。

查FF400R33KF2C资料，可以找到Vce、Vf与I的曲线图，如图2所示。

图2 FF400R33KF2C内部IGBT和二极管导通压降与电流曲线

图2中左图里虚线为器件温度125°时的测试曲线，代表最恶劣的情况，所以采用这条曲线进行拟合计算[1]。设拟合后的直线方程为：Vce=Vceo+Rce*I。Rce为IGBT通态等效导通电阻。取100A对应电压2.3V，500A时对于4.7V，两点法可以计算斜率：Rce=（4.7-2.3）/（500-100）=0.006，同时计算出Vceo=1.7;Ip为输出正弦波电流的峰值，由电机控制器额定输出电流110A可以推出峰值电流为145A，取Ip=150A计算。将这3个值代入（1）式计算得到IGBT的通態损耗为103.7W。

在图2右图为二极管正向导通电压与导通电流的曲线，从图中可以看出，当导通电流400A以下，器件温度为25°时比125°时，导通电压要更大，也就是损耗更大。所以，在拟合时采用25°的曲线数据进行计算，即图中实线。设拟合后的直线方程为：Vf=Vfo+Rd*I。Rd为二极管通态等效导通电阻。实线中100A对应1.7V和400A对应2.8V，两点法计算出斜率Rd=0.0037，同时计算出Vfo=1.33。Ip仍为150A。将这3个值代入（2）式中，得到二极管的通态损耗为22.6W。

在一个控制周期内，IGBT完成一次开通和关断，开通和关断过程中产生的损耗之和称为开关损耗。开关频率越快，损耗就越大。在大功率电机控制中，IGBT的开关频率都设置较低。在本产品中，开关频率fsw为5K。另外，开关损耗还与IGBT驱动电路中栅极电阻有关，符号Rg，查询时要核对好。对于选定的IGBT模块，厂家在资料中都给出单次开通和关闭的损耗，一般符号记为：Eon和Eoff。查询厂家资料可以看到，开关损耗的数据是在器件额定电流和给定电压下进行测试得到的，并且给定了栅极电阻值。二极管的正向开通损耗很小，可以忽略，只计算反向截止时的损耗。在工程计算时，要按实际输出电流和实际工作电压与厂家测试值进行比例折算[2]，公式见（3）和（4）。

IGBT的开关损耗的计算公式：

（3）

二极管的开关损耗的计算公式：

（4）

由资料可以查出，当Vnom=1800V和Ip=150A时，查得Eon=300mj、Eoff=250mj，按（3）计算出当Vdc=950、Ip=150A时，IGBT开关损耗为462W。

由资料可以查出，当Vnom=1800V和Ip=150A时，查得Erec=330mj。由（4）可以计算出二极管的开关损耗为277W。

单个IGBT模块在工作时的总损耗为：

=865W

本电机控制器共有3路IGBT半桥模块FF400R33KF2C ，每个半桥模块含2个IGBT，因此每个半桥模块总的损耗为1730W。

3.热传导分析及计算

电机控制器内的IGBT管芯产生的损耗转换化为热能，该热能通过管芯传递给IGBT外壳，造成IGBT的外壳温度上升。散热设计就是要确保IGBT的外壳温度不超过设计温度，从而保证IGBT稳定可靠工作。对IGBT外壳散热的方式一般有三种形式。小功率可以在IGBT上装上散热片，由空气自然对流散热。功率较大的话，可以设计风道，加快空气流速。为了利于风道设计，还有不少采用热管散热器，IGBT安装在热管散热器的冷端，热端置入一个封闭性风道中，风道风速由抽风机控制，风速轻易能达到4m/s以上，散热量很大。还有一种是采用水循环散热的方式，IGBT安装在一个冷板上，冷板内布置有S型管道，由水泵控制水的流速，将冷板的热量带走。结合矿用自卸车的工作环境考虑，电机控制器的散热方式采用冷板散热的形式。

在散热分析时，首先引入热阻概念。热阻表示热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了1W热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。用热耗乘以热阻，即可获得该传热路径上的温升。公式如：

（5）

在本产品热传导的路径可以概括为：IGBT管芯热量传递到IGBT外壳;IGBT外壳热量传递到冷板;冷板热量由水循环带走[3]。可以用图3的等效电路表示。

图3 IGBT逆变模块热阻上的等效电路

上图中：T结温表示IGBT能承受的最大温度，该型号为125°。溫度较高时，IGBT的性能下降，并会影响使用寿命。实际使用一般不超过100°。R模块表示IGBT管芯至IGBT模块外壳的热阻，该参数可以查阅该型号资料得到，见表1：

表1 FF400R33KF2C器件热阻表

Junction to case Per IGBT 26 K/kw 管芯至壳热阻

Case to heatsink Per IGBT 18 K/kw 壳至散热器热阻

Junction to case Per Diode 51 K/kw 管芯至壳热阻

Case to heatsink Per Diode 36 K/kw 壳至散热器热阻

由公式（5）计算每个IGBT模块的温升：

每个IGBT的损耗为566W;它产生的温升为0.566×（26+18）=25o;每个二极管的损耗为299.6W;它产生的温升为0.3×（51+36）=26o;可以看出，此种工作状态下，二极管的温升较高些。

因此，为保证IGBT管芯温度最高不超过100o，散热器表面温度不应高于74o。单个IGBT半桥模块损耗为1730，再乘以工程上使用的安全系数1.3后为2250w。3个IGBT半桥模块总损耗为2250×3=6750w。那么冷板散热功率不小于6.75KW，热阻不大于：

单个模块达到的热阻为：

4.冷板设计及试验情况

在本变频器冷板设计时要通过散热功率和热阻进行系统考虑，并结合冷却介质和进口流量进行设计。冷板材质采用铝合金，内部通道采用S型水道，这种水道在相同进水量时，能够增大流动的扰动，增大了对流换热系数[4]。3个IGBT模块集中安装在一块散热冷板上。冷却介质从散热冷板进水口进入，在冷板内置的通道流动，最后从出水口流出。本产品的冷板平面图如图4所示。图中A、B、C为3个IGBT模块放置区，A1至A4、B1至B3、C1至C3为温度测试点。图5为测试数据。

图4 冷板平面图

图5 冷板热阻测试数据

在测试时，采用3块发热器件放置在IGBT模块处，每个发热模块通电功率2542W，连续工作至热循环温度后记录各点温度。测试可以看出，在2个模块相邻处A2、B2点温度最高。将最高温度与进水温度之差除以每个模块的热功率，计算得到3种流量下的单个模块的最大热阻。其中，在流量低于20L/min时的最大热阻为9.13K/KW，小于10.67K/KW，满足要求。

5.结论

本文详细介绍了电动轮矿用车电机控制器的散热设计过程及方法。本文特别指出在工程应用中如何选用合适的功率器件，并结合功率器件的特性和产品工作机理给出了比较准确的理论计算方法，以及在工程应用中如何放宽适当的系数，确保最终设计的产品可靠地运行。同时，本文介绍的方法完成可以适用其他变频器损耗计算，或其他种类的功率器件的散热设计和计算。

参考文献

[1]李文顶，莫锦秋，曹家勇.中压矿用变频器主电路损耗分析及散热设计[J].机电工程技术，2009，38（07）.

[2]张明元，沈建清，等.一种快速IGBT损耗计算方法[J].船电技术，2009，1.

[3]郭永生，王志坚.大功率器件IGBT散热分析[J].山西电子技术，2010，3.

[4]余小玲，张荣婷，冯全科.大功率模块用新型冷板的传热性能研究[J].电力电子技术，2009，12.

作者：陈公仆 但春华 雷莉莉 黄新毅