引言
变频器属大功率电力电子设备，内部需配备大量功率半导体器件，工作过程中会产生大量热量。而功率半导体器件属温度敏感器件，因结温过高导致功率半导体器件烧毁是变频器故障中最常见的原因之一。为保证变频器设备的稳定可靠运行，散热系统的设计是关键的一环。实际经验表明，散热系统设计的好坏，直接影响到变频器能否长时间安全稳定的工作。
一、变频器散热系统设计
变频器散热系统的设计包括以下三个方面：
1、依据负载计算功率器件的损耗【1】;
2、功率器件及散热器的热阻计算及建模仿真，求取散热器与功率器件各点的温度【1】;
3、根据各点的温升以及实际环境条件，调整风扇选型、散热器以及风道设计，确定最终的散热系统方案【1】。
(一)损耗的计算
以IGBT模块为例，损耗分为开关损耗和导通损耗。其中开关损耗又分为IGBT芯片的开关损耗和DIODE芯片的反向恢复损耗，其计算公式如下：
由上式可知：开关损耗与开关频率成正比，与输出电流成正比，与直流电压成正比。
导通损耗也分为IGBT芯片的导通损耗和DIODE芯片的导通损耗，计算一般分为：
通过简化可以得到以下公式：
上述参数也可以通过线性拟合来获知，从而得到实际电流时的导通损耗。
在实际损耗计算中，还要考虑结温影响、过载损耗、不同工况条件下损耗等因素。
(二)热阻的计算及建模仿真
热阻表示热量在热流路径上遇到的阻力大小，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了1W热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。(一般表达热阻时，需说明从某处到某处的热阻，可以分别表示)
对于IGBT的热阻，可以通过器件手册中的数据获悉其结壳的热阻Rjc。散热器的热阻以强制空气冷却用散热器为例，热阻经验公式为：
式中，k为散热器热导率，单位W/(cm·℃);d为散热器基板厚度，单位cm;A为散热器有效散热面积，单位cm2;C1为散热器表面状况和安装状态相关系数，散热器水平安装与垂直安装的散热效果不同;C2为强迫风冷条件下散热器相对热阻系数;C3为空气换热系数。
在设计工作中，还应考虑导热硅脂的热阻和不同风扇的风量等因素，并通过实际测试结果与计算值对照进行建模仿真，求取功率器件和散热器各关键点的温升。
