高壓變頻調速系統雖然是一種非常高效的調速裝置，但是在運行中，仍然有2%-4%左右的損耗，這些損耗都變成熱量，最終耗散在大氣中。如何把這些熱量順利的從變頻器中帶出來，是變頻器設計中一個非常重要的問題。

?一、高壓變頻器為什么要散熱，熱量從哪里來

高壓變頻器的發熱部件主要是兩部分：一是整流變壓器，二是功率元件。功率元件的散熱方式是關鍵。現代變頻器一般采用空氣冷卻或者水冷。在功率較小時，采用空氣冷卻就能夠滿足要求。在功率較大時，則需要在散熱器中通水，利用水流帶走熱量，因為散熱器一般都有不同的電位，所以必須采用絕緣強度較好的水，一般采用純凈水，它比普通蒸餾水的離子含量還要低。在水路的循環系統中，一般還要加離子樹脂交換器，因為散熱器上的金屬離子會不斷的溶解到水中，這些離子需要被吸附清除。

應該說，從散熱的角度來說，水冷是非常理想的。但是，水循環系統工藝要求高，安裝復雜，維護工作量大，而且一旦漏水，會帶來安全隱患。所以，能夠用空氣冷卻解決問題的場合，就不要采用水冷。空氣冷卻能夠解決的散熱功率，畢竟有一個極限，這個極限與技術類別有關。比如，ABB公司的ACS1000系列三電平變頻器，規定在2000KW以上就必須采用水冷，而美國的羅賓康公司和AB公司，對于3200KW/6KV的變頻器，仍然采用空氣冷卻。

二、高壓變頻器常用的三種散熱方式

由于高壓變頻器本體在運行過程中有一定的熱量散失，為保高壓證變頻器具有良好的運行環境，需要為變頻器室配備一套獨立的冷卻系統。綜合冷卻系統的投資和運營成本、設備維護量、無故障運行時間，現提出以下三種冷卻系統解決方案：

1、空調密閉冷卻方式

為了提高高壓大功率變頻器的應用穩定性，解決好高壓變頻器環境散熱問題。目前常用的辦法是：密閉式空調冷卻。該方法主要是為高壓變頻器提供一個固定的具有隔熱保溫效果的房間，根據高壓變頻器的發熱量和房間面積大小計算出空調的制冷量，從而配備一定數量的空調。采用空調冷卻時，房間的建筑面積過大會增加空調冷卻負荷。同時，由于變頻器排出的熱風不能被空調全部吸入冷卻，因此，造成系統運行效率低，造成節約能源的二次浪費。變頻器室內的冷熱風循環情況如下圖所示。

變頻器從柜體的正面和后面吸入空氣，經柜頂風機將變頻器內部的熱量帶走排到室內。從而在變頻器室上部形成一個溫度偏高、壓力偏高的氣旋渦流區，在變頻器的正面部分形成一個偏負壓區。在運行中，變頻器功率柜正面上部區域實際上是吸入剛排出的熱風進行冷卻，形成氣流短路風不能達到有效的冷卻效果。空調通常采用下進上出風結構，從而與變頻器在一定程度上形成了“搶風”現象，這就是“混合循環區”。在這個區域變頻器吸入的空氣不完全是空調降溫后的冷空氣，空調的降溫處理也沒有把變頻器排出的熱空氣全部降溫，從而導致了整個冷卻系統的運行效率不高。變頻器自身是節能節電設備，而通常采用的空調式冷卻則造成能源的二次浪費。這種情況在大功率、超大功率的變頻應用系統中更加明顯。

二、風道冷卻

1、功率柜風道設計見下圖：

從功率柜散熱系統圖可知：功率單元內部散熱系統通過安裝在單元內的風機強制冷卻單元里的散熱器，使每一個功率單元滿足散熱需求，同時，由于功率單元內風機吹走熱風，使其進風處的柜體內形成強力負壓，柜外冷風大量進入高壓變頻氣內，通過功率單元風道對單元散熱器進行冷卻。同時，由于柜頂風機大量抽風，使其密閉風室內形成強力負壓，加速功率單元內熱風進入密閉風室，通過柜頂風機抽出高壓變頻器柜外。通過建立嚴密暢通的風道，以及在功率單元內設計強制風冷，大大提高那高壓變頻器散熱系統的散熱能力和效率，同時，也可以減少散熱器體積和功率柜體積，實現高壓變頻器的小型化，為用戶安裝高壓變頻器節省空間。

三、空－水冷卻系統

高壓變頻器對運行環境溫度通常要求在-5～40℃，環境粉塵含量低于950ppm。過高的溫度會造成變頻器溫度過熱保護而跳閘，粉塵含量過高導致變頻器通風濾網更換清洗維護量過高，增加維護費用。因此，采用何種冷卻方式和系統結構至關重要。

為了解決高壓變頻器的運行環境冷卻和控制問題，提高系統安全可靠性、降低運營成本。可以解決單位散熱密度高、功率大，有效提高系統安全可靠性、降低運營成本的問題。

空－水冷卻系統是一種利用高效、環保、節能的冷卻系統,其應用技術在國內處于領先地位。在電力、鋼鐵等行業的高壓大功率變頻應用中得到廣泛的推廣應用。該系統由于其采用完全機械結構設計，較空調等電力、電子設備而言具有明顯的安全、可靠性。

其主要原理是：將變頻器的熱風通過風道直接通過空冷裝置進行熱交換，由冷卻水直接將變頻器散失的熱量帶走；經過降溫的冷風排回至室內。空冷裝置內通過冷水溫度低于33℃，即可以保證熱風經過散熱片后，將變頻器室內的環境溫度控制在40℃以下滿足變頻器對環境運行的要求。從而，保證了變頻器室內良好的運行環境。冷卻水與循環風完全分離，水管線在變頻室外與高壓設備明確分離，確保高壓設備室不會受到防水、絕緣破壞等安全威脅和事故。

同時，由于房間密閉，變頻器利用室內的循環風進行設備冷卻，具有粉塵度低，維護量小的特點；減少了環境對變頻器功率柜、控制柜運行穩定性的不利影響。空-水冷卻系統結構原理圖如下：