引言
變頻器屬大功率電力電子設備，內部需配備大量功率半導體器件，工作過程中會產生大量熱量。而功率半導體器件屬溫度敏感器件，因結溫過高導致功率半導體器件燒毀是變頻器故障中最常見的原因之一。為保證變頻器設備的穩定可靠運行，散熱系統的設計是關鍵的一環。實際經驗表明，散熱系統設計的好壞，直接影響到變頻器能否長時間安全穩定的工作。
一、變頻器散熱系統設計
變頻器散熱系統的設計包括以下三個方面：
1、依據負載計算功率器件的損耗【1】;
2、功率器件及散熱器的熱阻計算及建模仿真，求取散熱器與功率器件各點的溫度【1】;
3、根據各點的溫升以及實際環境條件，調整風扇選型、散熱器以及風道設計，確定最終的散熱系統方案【1】。
(一)損耗的計算
以IGBT模塊為例，損耗分為開關損耗和導通損耗。其中開關損耗又分為IGBT芯片的開關損耗和DIODE芯片的反向恢復損耗，其計算公式如下：
由上式可知：開關損耗與開關頻率成正比，與輸出電流成正比，與直流電壓成正比。
導通損耗也分為IGBT芯片的導通損耗和DIODE芯片的導通損耗，計算一般分為：
通過簡化可以得到以下公式：
上述參數也可以通過線性擬合來獲知，從而得到實際電流時的導通損耗。
在實際損耗計算中，還要考慮結溫影響、過載損耗、不同工況條件下損耗等因素。
(二)熱阻的計算及建模仿真
熱阻表示熱量在熱流路徑上遇到的阻力大小，反映介質或介質間的傳熱能力的大小，表明了1W熱量所引起的溫升大小，單位為℃/W或K/W。(一般表達熱阻時，需說明從某處到某處的熱阻，可以分別表示)
對于IGBT的熱阻，可以通過器件手冊中的數據獲悉其結殼的熱阻Rjc。散熱器的熱阻以強制空氣冷卻用散熱器為例，熱阻經驗公式為：
式中，k為散熱器熱導率，單位W/(cm·℃);d為散熱器基板厚度，單位cm;A為散熱器有效散熱面積，單位cm2;C1為散熱器表面狀況和安裝狀態相關系數，散熱器水平安裝與垂直安裝的散熱效果不同;C2為強迫風冷條件下散熱器相對熱阻系數;C3為空氣換熱系數。
在設計工作中，還應考慮導熱硅脂的熱阻和不同風扇的風量等因素，并通過實際測試結果與計算值對照進行建模仿真，求取功率器件和散熱器各關鍵點的溫升。
