夏日看電視注意通風散熱
電視機連續看了6小時，晚上關廠房通風散熱機後發出“啪噠啪噠”的聲音，在夜間尤其嚇人。近日，鄖西縣工商局受理了一起這樣的投訴案件，經過修理師傅檢查和家電維修管理部門確認，原來是電視機外殼熱脹冷縮引起的。
今年4月，家住鄖西城關的張先生在縣城一家電商店購買了一台價值7900元的彩電。7月初孩子放假後，只要每天連續看電視6個小時以上，關機後就會發出“啪噠啪噠”的聲音。7月13日，張先生向工商部門投訴，要求商家維修或更換一台電視機。
該縣工商部門受理投訴後，工作人員立即聯系商家，帶著維修人員到張先生家查看。檢查發現，電視機畫面效果良好，外觀也看不出燒焦冒煙的痕跡。維修人員告訴張先生，夏天電視機長期使用後，電視機裡的元件發熱導致外殼受熱膨脹，加上電視機各個部位的溫度不均勻，晚上關機後由於熱脹冷縮，接口處就會發出聲音。
隨後，張先生又和家電維修管理部門聯系，得到的答復與商家維修人員一樣。家電維修管理部門提醒，長時間看電視時，只要做好通風散熱，是可以避免這種現像發生的。
高壓變頻器散熱與通風的設計
在電力、化工、煤礦、冶金等工業生產領域要求高壓變頻器有極高的可靠性。影響高壓變頻器的可靠性指標有多項，其中在設計過程中其散熱與通風是一個至關重要的環節。目前高壓變頻器有高-低-高式、元件直接串聯式、中點箝位多電平式、單元級聯式等多種方式，一般來講，上述各種方式的高壓變頻器，其效率一般可達95~97%；但由於設備功率大，一般為mw級，在正常工作時，仍要產生大量的熱量。為保證設備的正常工作，把大量的熱量散發出去，優化散熱與通風方案，進行合理的設計與計算，實現設備的高效散熱，對於提高設備的可靠性是十分必要的。
高壓變頻器在正常工作時，熱量來源主要是隔離變壓器、電抗器、功率單元、控制系統等，其中作為主電路電子開關的功率器件的散熱、功率單元的散熱設計、及功率櫃的散熱與通風設計最為重要。
功率器件的散熱設計
通常對igbt或igct模塊來說，其pn結不得超過125℃，封裝外殼為85℃。有研究表明，元器件溫度波動超過±20℃，其失效率會增大8倍。功率器件散熱設計關乎整個設備的運行安全。
2。1 在進行功率器件散熱設計時應注意的事項
（1） 選用耐熱性和熱穩定性好的元器件和材料，以提高其允許的工作溫度；
（2）減小設備（器件）內部的發熱量。為此，應多選用微功耗器件，如低耗損型igbt，並在電路設計中盡量減少發熱元器件的數量，同時要優化器件的開關頻率以減少發熱量；
（3） 采用適當的散熱方式與用適當的冷卻方法，降低環境溫度，加快散熱速度。
以目前最常見的單元級聯式高壓變頻器為例，對其中一個功率單元為例進行熱設計。功率器件采用igbt，其電路如圖1所示。
2。2 損耗功率的估算
在設備穩態運行時，功率單元內整流二極管、igbt、續流二極管總的功率損耗即為散熱器的耗散功率。因此熱設計的第一步就是對上述器件的總功耗進行估算。
圖1 功率單元電路圖
（1） igbt的功率損耗一般包括通態損耗、斷態損耗、開通損耗、關斷損耗和驅動損耗，在估算時主要考慮通態損耗、開通損耗與關斷損耗；
（2） 對續流二極管來講，主要估算它的通態損耗與關斷損耗；
（3） 整流二極管在低頻情況下的損耗功率
主要為通態損耗，確定其通態功耗的簡便方法是從制造廠給出的通態損耗功率與通態平均電流關系曲線直接查出。
上述功率單元總的功耗為：p=（pss+psw）×4+pd×6
2。3 穩態下的結溫計算
結溫的計算是建立在如圖2所示的簡化熱阻等效電路的基礎上的。上述功率單元的簡化熱阻等效電路如圖2所示。
圖2 igbt的熱阻等效電路圖
圖2中：rθ（j-c）是器件結到管殼基准點穩態熱阻，由制造廠家提供，一般在數據表中給出上限值或給出瞬態熱阻曲線取t→∞的穩態值；
rθ（c-a）是管殼未通過散熱器直接到空氣的熱阻，通常不考慮；
rθ（c-s）是管殼到散熱器的觸熱阻，通常由制造廠家在數據表中給出；
rθ（c-a）是散熱器基准點到環境基准點的熱阻，其值由散熱器形式、尺寸和冷卻方式決定；
ta是環境溫度。
（1） 靜態熱阻
（2） 瞬態熱阻
由於電力電子器件工作在周期性的開關狀態，就需考慮其瞬態熱阻所造成的結溫波動是否超過最大結溫。瞬態熱阻反映散熱途徑中熱載體的熱阻和熱容量的綜合效果。瞬態熱阻抗可由下式求得：
通常處於周期性脈衝功耗負載下的平均和最大結溫可以參考廠家所給出的瞬態熱阻曲線來計算。如圖3示出了eupc型號為bsm400ga120dlc的igbt模塊瞬態熱阻曲線zthjc=f（t）。
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