电力电子装置中风冷系统结构该如何考虑？

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　电力电子装置中的风冷系统包括：散热器、风机和风道，三者缺一不可。

　　1，风道的作用

　　风道是一条风机作用下空气流动的通道。其作用是迫使空气必须在“风道”这条通道里通过，即便前面有散热器，有阻力。如没有“风道”，风就会绕过阻力大的散热器。此时，散热器的翅片间隔中就很难进风。而在没有阻力的地方会合“短路”。

　　因此在大功率半导体器件冷却系统中风道是规范空气流动的一个十分重要措施。晶闸管和散热器安装在风道内而风机又强迫空气在风道内通过。其功能主要是：

　　(1)把空气集中在风道内通过，尽可能用全部流动的空气参与散热器的冷却。

　　(2)风机的风量在一定的流阻情况下是一定的。风道的截面积即为空气流过的截面积，则

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　　(3)如果风道紧贴着散热器的边缘去规范空气的流动，不留或极少留孔隙(所谓的风短路点)，则流阻很大，空气流量下降，风速下降，散热效果受到极大影响，散热器温升高。从实践来看，在散热器之间留有适当孔隙，使孔隙处达到较大风速。这儿又是翅片的边缘部分，热交换充分，温升较低，相对来说具有较好的散热效果。

　　2，电力电子装置中大功率半导体器件风冷散热系统

　　在电力电子电器柜中大功率半导体器件风冷散热系统往往自成一个单元，称为晶闸管(或Igbt)散热单元。主要包括带有散热器的晶闸管(Igbt)、风机、风道三个部分。

　　2.1风冷散热单元结构

　　一般说来用风冷来冷却大功率半导体器件散热器的结构有：散热器串联吹风式(图一)、散热器串联抽风式(图二)、散热器并联吹风式(图三)、散热器并联抽风式(图四)四种。

　　(1)散热器串联吹风式(图一)

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　　从图可看到每个风道三个散热器串联安排。下面两个风机向上吹晶闸管散热器，这是因为总体结构要求导电铜排在上方引出。这两个风机各有自己的风道(上覆盖有机玻璃)，互不干扰。

　　图一 散热器串联吹风式

　　(2)散热器串联抽风式(图二)

　　机柜内晶闸管散热器串联，机柜顶部有两台离心风机抽风。抽风式结构利用负压效应，要求风道除进风口外密封好，否则风道内很难形成足够的负压，影响冷却效率。顶部的两台离心风机叶轮外一定要用板分隔开、处置好，否则叶轮抽出的高压空气会互相干扰，造成出风阻力。

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图二 散热器串联抽风式

　　(3)散热器并联吹风式(图三)

　　此电器柜由底部的离心风机向机柜前部供风(只一台工作)。前门关闭后(见图三中图)前室形成高压。高压空气从前室背部的晶闸管散热器翅片中吹过，冷却散热器，到达后室(见右边侧面图)，然后从长扁形后室风道向上吹出。此时，尽管散热器齿渚嗪苷髯韬艽螅捎谘≡窳死胄姆缁母叻缪辜由仙⑷绕鞫糖也⒘才牛狗缢俸头缌慷即锏搅艘蟆�

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图三 散热器并联吹风式

　　(4)散热器并联抽风式(图四)

　　本图是风力发电的变频柜。一组Igbt器件散热单元水平排开，由机柜后背的离心风机抽风冷却。由于散热器上要安装很多零件，散热器长度达260m，设计者用风压较大的离心风机，且单个散热器并联的设计方案，满足了风速、风量的需求。

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图四 散热器并联抽风式

　　由机柜背后风机抽风

　　2.2 结构中风机的安排

　　2.2.1 风机的并联

　　由于机柜尺寸的限制以及部件尺寸配合需要，为满足风量需要往往不可能采用一台大直径风机，代之于两台或多台小直径风机的并联。图一、图二都是风机并联结构。如是抽风型而且风机是同一型号，则在风道中空气相互干扰甚微。如是吹风型，则两台风机吹出的高压空气会有较大的干扰，故图一中把它们分成两个风道。

　　3.2.2 风机的串联

　　在使用轴流风机时，一台风机的风压不够，于是设计者设计两台风机放在风道的两端，一吹一抽(一推一拉)，想起到两台风机风压加倍的效果。实际上不可能。它们叠加的风压比一台大些，到不了两倍，是要打折扣的。

　　3.2.3 风机调速

　　电力电子设备上使用的风机基本上不存在调速问题。总希望风机发挥最大的效能。只有试验设备上用的风机才要求调速。

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