Abstract: Due to the frequency converter in the rectifier and inverter module work will produce a lot of heat, heat to the heating device quickly away, general frequency converter is equipped with a cooling device, this paper introduces the application in air conditioning compressor on a surface cooling way of high-power inverter.

Key words: Compressor; Liquid cooling; Inverter; AS720

【中图分类号】TB652 【文献标识码】B  【文章编号】1561-0330（2018）04-0000-00

1 引言

由于中央空调存在舒适度高、节省空间、成本低、寿命长、高效节能等优点，所以随着人们对生活环境要求的不断提高，中央空调市场占有率一直高升，同时带动了中央空调乃至整个暖通领域的广阔发展前景。

中央空调系统中的压缩机都采用变频器调速装置，变频器中大量的发热元件的散热问题就备受关注了。

2 变频器的散热方式

目前变频器的散热方式有自然散热、对流散热和液冷散热。

自然散热成本非常低，但是散热功率也较小，对环境要求也高，一般用于小功率的机床和家用空调变频器的散热。对流散热使用最普遍，由于一些大风量、长寿命风机的出现给对流散热的设计者提供了广阔的选择空间，现在对流散热方式的变频器功率可做到几百千瓦。液冷（水冷）变频器更有效地解决了散热问题，从而使高功率变频器的体积大大缩小，性能更加稳定。体积的减小意味着节省了设备安装空间，从而有效地解决了很多特殊场合对变频器体积的要求，变频器功率也可以做得更大，但是需要增加液（水）循环装置。

中央空调的制冷和制热原理主要是由冷媒不断循环实现冷热交换的，中央空调中由于有冷媒循环系统的存在所以用于中央空调压缩机中的变频器采用液冷方式散热更容易实现。

3 液冷变频器的主要组成

液冷变频系统中的冷却系统一般由内外两个冷却循环回路组成（也有仅一个冷却循环系统），冷却系统原理如图1所示。

如图1所示，冷却介质由循环泵升压后在冷板和换热器之间循环，将安装在水冷板上的功率单元热量直接带出至换热器，完成密闭式往复的内部冷却循环；外部冷却循环系统中的管道与换热器之间对接，将换热器的热量带走至外部散热器，从而最终达到将变频器功率单元的热量通过换热器热量交换而带走。仅一个冷却循环系统时外部冷却循环管道直接与水冷板对接，将变频器功率单元热量直接带走。

3.1 外循环冷却回路

变频器的外循环冷却回路与中央空调的冷媒循环系统相连，由专用电控阀控制流量，介质温度一般控制在40摄氏度以内。外循环冷却回路主要是通过换热器将内循环的热量带走。

3.2 内循环冷却回路

内循环冷却回路主要由冷板、循环泵、换热器、储水箱、管道、温度传感器和阀门等组成。内循环冷却回路如图2所示。

水冷板材质是导热性良好的铝，中间填埋同样导热性良好的铜管，变频器发热器件就装在该水冷板上。通过水管的连接由循环泵提供能量使水在水冷板、水箱和换热器中间循环流动，将水冷板上的大量热量迅速与外循环进行交换，从而达到变频器散热的目的。为了不使在温度低下的环境中循环水结冰，水冷系统中的冷却水其实是使用乙二醇溶液勾兑出的防冻液。

3.3 冷却循环控制器

控制器需要采集内外循环管道内冷却介质的压力、流量和温度等参数来控制外循环管路比例控制阀和内循环的循环泵，需要达到响应快，控制精度高等要求。

在变频器运行前由于外循环介质和冷板的温差原因，容易在冷板上产生冷凝现象，这对变频器的功率器件相当不利，需要配备防冷凝装置。

4 AS720系列液冷变频器介绍

上海辛格林纳新时达电机有限公司生产的AS720系列液冷变频器是基于新时达成熟的硬件平台，针对暖通空调行业开发的机载一体机产品，变频器采用空调冷媒进行冷却，功率密度高，设计过程充分考虑暖通空调的工作环境、安装、体积、防护、散热、效率、谐波等要求，保证产品安全可靠运行。AS720系列液冷变频器实物图如图3所示。

其技术参数如下：

电压范围：380~460V AC；

功率范围：55kW~1200kW；

控制电机：交流异步电机、永磁同步电机；

控制方式：V/F控制、开环矢量控制；

基本特点：小体积、高效率、高防护、机载设计。

5 AS720系列液冷变频器的功能特点

5.1 冷媒冷却

AS720系列变频器通过压缩机冷媒对变频器冷板进行散热，散热效果好，提高模块利用率，变频器尺寸较小，有效降低产品成本；变频器冷板带走变频器产生的85%的热量，大大减少了变频器柜的温升，延长电气元器件的使用寿命；终端客户无需对空调机房进行散热处理，降低了工程成本，增加了暖通产品的竞争力。

400kW液冷和风冷散热器参数对比如表1所示。

5.3 机载安装方式

AS720系列变频器在结构设计过程中充分考虑采用机载方式安装在压缩机的支架上的要素（冷媒铜管与客户衔接、柜体高度设计不超过压缩机高度、支持多种进出线方式等），方便机载安装及运输，暖通空调厂家在发货前已完成变频器接线及调试工作，有效减小在终端客户的调试费用。

5.4 运行环境温度高

AS720系列变频器能在高达45℃的环境下可以达到最大输出能力，在最高55℃的环境温度下仍可降容运行（型式试验温升测试，对各个发热器件进行温升检测，保证各器件正常工作）。AS720系列变频器型式试验温升测试曲线图如图5所示。

5.6 分段加速功能

AS720系列变频器可根据压缩机的负载特性，设计分段加速功能，快速通过压缩机规定的最低运行频率，防止压缩机系统出现共振、欠压力故障等，在正常运行频率范围内平稳加、减速。AS720系列变频器f-t曲线如图7所示。

5.8 高频率输出功能

AS720系列变频器输出频率高、范围宽，输出频率范围0~600Hz，满足永磁同步、直驱、磁悬浮压缩机驱动需求。

5.9 多种防护等级可选

AS720系列变频器在设计时充分考虑了暖通空调室内机、室外机的使用工况，变频器柜体防护等级IP20、IP22、IP54可选。

5.10 电流谐波低

AS720系列变频器通过对滤波电容与电抗器的最优匹配设计，可以实现电容长期的使用寿命，标准变频器产品的THDI<35%，低谐波变频器方案（前端配置无源滤波器）满足THDI<5%。

6 结束语

由于中央空调以及整个暖通行业系统中存在冷媒循环系统，对使用液冷变频需要的条件有先天的优势。相信在很快的一段时间内液冷变频器都会应用于暖通行业中的离心机、水冷全封闭或半封闭螺杆冷水机组、磁悬浮变频离心式冷水机组、风冷螺杆冷水机组、水冷全封闭/半封闭螺杆冷水（热泵）机组和工业冷冻产品中，并对液冷变频器会有更进一步的技术要求。

作者简介

林志刚 （1973-） 男 电气设计工程师 研究方向为伺服和变频器的控制及应用，自动控制原理及应用等