嵌入式风冷变频器散热结构设计及热仿真分析研究

矿用变频器作为矿井通风系统的重要装置,其散热性能将影响煤矿的安全生产。为便于井下安装调试,当前矿用变频器要求更大功率体积比。为解决上述问题,提出了一种适用于局部通风机的嵌入式风冷变频器结构,利用风机工作风流,以强迫风冷的方式进行变频器散热。以常规型散热翅片为基础,设计了等腰三角形与圆弧形结构散热翅片,分别进行了三维建模及结温理论计算,使用有限元法对3种模型进行数值模拟,并对IGBT模块的温度场和矢量场进行分析。结果表明:数值模拟与理论计算结果的误差不超过5%;翅片间距越小,气流损失越严重,等腰三角形和圆弧形翅片下的流动损失问题得到更好的解决;圆弧形翅片的间距小但通过增大翅片与流体的对流换热面积提升了散热性能。散热性能最优的圆弧形散热翅片在翅片间距不变,翅片高度和厚度分别为105 mm和5 mm时,散热性能达到最佳。

通风系统变频器散热结构设计研究

针对传统矿用变频器散热系统面积大,无法满足局部通风机安装调试空间狭小的问题,以山西霍宝干河煤矿2-3061工作面中FBD№7.1型局部通风机为研究对象,设计了一款嵌入式风冷变频器,将变频器发热元件嵌入至钢质风筒结构内,利用风流将热量吹出,并对变频器散热片形制进行计算模拟选型。实践表明,设计的嵌入式风冷变频器可以满足局部通风机安装空间狭小的要求,应用效果良好,达到了预期效果,保障了山西霍宝干河煤矿井下通风安全。