大多数大功率逆变器及其相关电子元件都集成在电气柜中。逆变器不仅能提高系统效率，其本身的效率也非常高，损耗仅为2%至4%。然而，由于大功率逆变器进行大量的功率转换，即使效率损耗较低，也会产生几千瓦到几十千瓦的废热，这些热量必须被散发出去。
開放型空冷キャビネットでは、この熱を除去するのは簡単です。しかし、フィルタ付きファン冷却や直接空気流による冷却が不可能な過酷な環境では、筐体の熱管理が設計プロセスの重要な部分になります。過酷な環境で中出力および高出力の密閉型キャビネットドライブを効率的かつ受動的かつ経済的に冷却するための戦略が不可欠です。
開放型空気流キャビネットは、周囲空気がキャビネット内を流れることを可能にし、高出力モジュールを直接効果的に冷却します。しかし、この効率的な冷却により、外部の汚染物質が筐体に入り込む可能性があり、通常はキャビネットに流入する空気をろ過するファンフィルタシステムを使用して最小限に抑えられます。フィルタはほこりやごみを減らすのに役立ちますが、フィルタの清掃または交換のために定期的なメンテナンスが必要です。
これらのシステムでは、高出力コンポーネント（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、集積ゲート転流サイリスタ、シリコン制御整流器）は通常、流体冷却コールドプレートに接続されています。流体はその後、蒸気圧縮システムまたは液-空気熱交換器を介して熱を周囲空気に放出します。どちらの場合も、必要な周囲空気熱交換器は施設の内部または外部に配置できます。これらのシステムの主な欠点は、キャビネット内に流体を導入し、キャビネットの内外に冷却液を配管することの課題です。
ループ型サーモサイフォン（LTS）は、重力駆動の二相冷却装置です。これらはヒートパイプと同様に動作し、作動流体が密閉ループ内で蒸発および凝縮して、所定の距離にわたって熱を伝達します。ループ型サーモサイフォンがヒートパイプよりも優れている主な利点は、導電性作動流体を使用できることであり、高出力の効率的な長距離伝送が可能になります。ループ型サーモサイフォンには可動部品がなく、アクティブ液体冷却剤、蒸気圧縮、またはポンプ式二相冷却システムよりも信頼性が高くなります。ループ型サーモサイフォンは、キャビネット内のパワーエレクトロニクスからキャビネット外部の環境へ高出力の廃熱を伝達するのに理想的です。
ループ型サーモサイフォンは、高発熱コンポーネントから大量の熱を直接除去する優れた方法です。ただし、二次コンポーネントの廃熱負荷は依然として冷却する必要があります。これらの二次コンポーネントには、キャビネット全体に分散された多くの低電力デバイスが含まれ、直接接触による冷却は困難です。これらの低電力、低熱流束コンポーネントには、直接空気冷却が最も実用的な方法です。低電力コンポーネントは、筐体のシールの完全性を維持しながら、空気対空気熱交換器によって簡単に冷却できます。
ループ型サーモサイフォンと密閉型熱交換器の組み合わせでは、高出力絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）または集積ゲート転流サイリスタ（IGCT）がループ型サーモサイフォンのコールドプレートに取り付けられ、その10kWの負荷と熱負荷はループ型サーモサイフォンを介して外部キャビネット空気に放散されます（図2を参照）。すべての二次電子コンポーネントは、約1kWの廃熱を除去できる密閉型空気対空気熱交換器によって冷却されます。
多くの発電所の給水ポンプもかなり強力です。例えば、2*300MWの火力発電所には、出力5500KWの給水ポンプがあります。このような大きな電力のため、6KVなどの中高圧タイプが使用されます。
一部のボールミルも比較的大きな出力を持ちます。例えば、Ф5500×8500ボールミルは、モーター出力が4500Kwです。
また、比較的大きなモーター出力を持つ大型圧延機もあり、特に熱間圧延設備があります。例えば、一部の仕上げ圧延機のモーター出力は11,000キロワットです。
インバータの一般的な放熱方法
現在のインバータの構造に基づくと、放熱は一般的に次の3つのタイプに分類できます：自然放熱、対流放熱、液冷および外部環境放熱。
（I）自然放熱 小容量インバータの場合、一般的に自然放熱が使用されます。使用環境は換気が良く、ほこりや浮遊物がないことが必要です。このタイプのインバータは、主に家庭用エアコン、CNC工作機械などに使用され、電力が非常に低く、使用環境も比較的良好です。
（II）対流冷却 放熱
対流冷却は一般的に使用される冷却方法であり、図2に示されています。半導体デバイスの発展に伴い、半導体デバイス用ヒートシンクも急速に発展し、標準化、シリーズ化、汎用化の傾向にあります。一方、新製品は低熱抵抗、多機能、小型、軽量、自動化された生産と設置に適した方向に発展しています。世界の主要なヒートシンクメーカー数社は数千の製品シリーズを持ち、すべてテスト済みで、電力使用量とヒートシンク熱抵抗曲線を提供しており、ユーザーが正確に選択するための利便性を提供しています。同時に、放熱ファンの開発もかなり速く、小型、長寿命、低騒音、低消費電力、大風量、高保護の特性を示しています。例えば、一般的に使用される低電力インバータ用放熱ファンはわずか25mm×25mm×10mmです。日本SANYOの長寿命ファンは200000hに達し、保護レベルはIPX5に達します。また、シンガポールのLEIPOLE大風量軸流ファン,排気量は最大5700m3/hです。これらの要因により、設計者には非常に幅広い選択の余地が提供されます。
対流冷却は、使用するコンポーネント（ファン、ラジエーター）が選択しやすく、コストがそれほど高くなく、インバータの容量が数十から数百kVA、またはそれ以上（ユニットを並列に使用）にできるため、広く使用されています。
（1）インバータ内蔵ファンによる冷却
内蔵ファンによる冷却は、一般的に小容量の汎用インバータに使用されます。インバータを正しく設置することで、インバータの内蔵ファンの冷却能力を最大限に引き出すことができます。内蔵ファンはインバータ内部の熱を除去できます。最終的な放熱は、インバータボックスの鉄板を介して行われます。インバータの内蔵ファンのみを使用する冷却方法は、インバータが分離された制御ボックスや、制御部品が比較的少ない制御ボックスに適しています。インバータ制御ボックス内に複数のインバータや、放熱量が比較的大きい他の電気部品がある場合、放熱効果はあまり顕著ではありません。
(2) インバータの外部ファンによる冷却
インバータが設置されている制御ボックスに、換気対流機能を持つファンを数台追加することで、インバータの放熱効果を大幅に向上させ、インバータの動作環境の温度を下げることができます。ファンの容量は、インバータの放熱量から計算できます。一般的な選定方法について説明します。経験に基づき、消費電力による発熱1kWごとに、ファンの排気量は360m³/hと計算しました。また、インバータの消費電力はその容量の4〜5%です。ここでは5%で計算すると、インバータに適合するファンとその容量の関係が得られます。例：インバータの出力が90キロワットの場合、ファンの排気量（m3/h）= インバータ容量 × 5% × 360m³/h/kW = 1620m³/hとなります。
次に、ファンの排気量に基づいて各メーカーのファンモデルを選択し、当社の条件に合うファンを得ます。一般的に、ファン冷却は現段階でのインバータ冷却の主要な手段であり、特に比較的大きな制御キャビネットや、制御キャビネット内の電気部品が同時に動作・発熱する場合に適しています。高度に統合された集中制御キャビネットや制御ボックスに適しています。さらに、近年の技術の絶え間ない進歩により、放熱ファンは以前のように巨大ではなくなり、小型で強力なファンがどこにでもあります。コストパフォーマンスも他の冷却方法よりもはるかに優れています。
開放型空冷キャビネットでは、この熱を除去するのは簡単です。しかし、フィルタ付きファン冷却や直接空気流による冷却が不可能な過酷な環境では、筐体の熱管理が設計プロセスの重要な部分になります。過酷な環境で中出力および高出力の密閉型キャビネットドライブを効率的かつ受動的かつ経済的に冷却するための戦略が不可欠です。
01 通風型または密閉型
開放型空気流キャビネットは、周囲空気がキャビネット内を流れることを可能にし、高出力モジュールを直接効果的に冷却します。しかし、この効率的な冷却により、外部の汚染物質が筐体に入り込む可能性があり、通常はキャビネットに流入する空気をろ過するファンフィルタシステムを使用して最小限に抑えられます。フィルタはほこりやごみを減らすのに役立ちますが、フィルタの清掃または交換のために定期的なメンテナンスが必要です。
これらのシステムでは、高出力コンポーネント（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、集積ゲート転流サイリスタ、シリコン制御整流器）は通常、流体冷却コールドプレートに接続されています。流体はその後、蒸気圧縮システムまたは液-空気熱交換器を介して熱を周囲空気に放出します。どちらの場合も、必要な周囲空気熱交換器は施設の内部または外部に配置できます。これらのシステムの主な欠点は、キャビネット内に流体を導入し、キャビネットの内外に冷却液を配管することの課題です。
02 ループ型サーモサイフォン
ループ型サーモサイフォン（LTS）は、重力駆動の二相冷却装置です。これらはヒートパイプと同様に動作し、作動流体が密閉ループ内で蒸発および凝縮して、所定の距離にわたって熱を伝達します。ループ型サーモサイフォンがヒートパイプよりも優れている主な利点は、導電性作動流体を使用できることであり、高出力の効率的な長距離伝送が可能になります。ループ型サーモサイフォンには可動部品がなく、アクティブ液体冷却剤、蒸気圧縮、またはポンプ式二相冷却システムよりも信頼性が高くなります。ループ型サーモサイフォンは、キャビネット内のパワーエレクトロニクスからキャビネット外部の環境へ高出力の廃熱を伝達するのに理想的です。
03 密閉型筐体熱交換器
ループ型サーモサイフォンは、高発熱コンポーネントから大量の熱を直接除去する優れた方法です。ただし、二次コンポーネントの廃熱負荷は依然として冷却する必要があります。これらの二次コンポーネントには、キャビネット全体に分散された多くの低電力デバイスが含まれ、直接接触による冷却は困難です。これらの低電力、低熱流束コンポーネントには、直接空気冷却が最も実用的な方法です。低電力コンポーネントは、筐体のシールの完全性を維持しながら、空気対空気熱交換器によって簡単に冷却できます。
ループ型サーモサイフォンと密閉型熱交換器の組み合わせでは、高出力絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）または集積ゲート転流サイリスタ（IGCT）がループ型サーモサイフォンのコールドプレートに取り付けられ、その10kWの負荷と熱負荷はループ型サーモサイフォンを介して外部キャビネット空気に放散されます（図2を参照）。すべての二次電子コンポーネントは、約1kWの廃熱を除去できる密閉型空気対空気熱交換器によって冷却されます。
多くの発電所の給水ポンプもかなり強力です。例えば、2*300MWの火力発電所には、出力5500KWの給水ポンプがあります。このような大きな電力のため、6KVなどの中高圧タイプが使用されます。
一部のボールミルも比較的大きな出力を持ちます。例えば、Ф5500×8500ボールミルは、モーター出力が4500Kwです。
また、比較的大きなモーター出力を持つ大型圧延機もあり、特に熱間圧延設備があります。例えば、一部の仕上げ圧延機のモーター出力は11,000キロワットです。
インバータの一般的な放熱方法
現在のインバータの構造に基づくと、放熱は一般的に次の3つのタイプに分類できます：自然放熱、対流放熱、液冷および外部環境放熱。
（I）自然放熱 小容量インバータの場合、一般的に自然放熱が使用されます。使用環境は換気が良く、ほこりや浮遊物がないことが必要です。このタイプのインバータは、主に家庭用エアコン、CNC工作機械などに使用され、電力が非常に低く、使用環境も比較的良好です。
（II）対流冷却 放熱
対流冷却は一般的に使用される冷却方法であり、図2に示されています。半導体デバイスの発展に伴い、半導体デバイス用ヒートシンクも急速に発展し、標準化、シリーズ化、汎用化の傾向にあります。一方、新製品は低熱抵抗、多機能、小型、軽量、自動化された生産と設置に適した方向に発展しています。世界の主要なヒートシンクメーカー数社は数千の製品シリーズを持ち、すべてテスト済みで、電力使用量とヒートシンク熱抵抗曲線を提供しており、ユーザーが正確に選択するための利便性を提供しています。同時に、放熱ファンの開発もかなり速く、小型、長寿命、低騒音、低消費電力、大風量、高保護の特性を示しています。例えば、一般的に使用される低電力インバータ用放熱ファンはわずか25mm×25mm×10mmです。日本SANYOの長寿命ファンは200000hに達し、保護レベルはIPX5に達します。また、シンガポールのLEIPOLE大風量軸流ファン,排気量は最大5700m3/hです。これらの要因により、設計者には非常に幅広い選択の余地が提供されます。
対流冷却は、使用するコンポーネント（ファン、ラジエーター）が選択しやすく、コストがそれほど高くなく、インバータの容量が数十から数百kVA、またはそれ以上（ユニットを並列に使用）にできるため、広く使用されています。
（1）インバータ内蔵ファンによる冷却
内蔵ファンによる冷却は、一般的に小容量の汎用インバータに使用されます。インバータを正しく設置することで、インバータの内蔵ファンの冷却能力を最大限に引き出すことができます。内蔵ファンはインバータ内部の熱を除去できます。最終的な放熱は、インバータボックスの鉄板を介して行われます。インバータの内蔵ファンのみを使用する冷却方法は、インバータが分離された制御ボックスや、制御部品が比較的少ない制御ボックスに適しています。インバータ制御ボックス内に複数のインバータや、放熱量が比較的大きい他の電気部品がある場合、放熱効果はあまり顕著ではありません。
(2) インバータの外部ファンによる冷却
インバータが設置されている制御ボックスに、換気対流機能を持つファンを数台追加することで、インバータの放熱効果を大幅に向上させ、インバータの動作環境の温度を下げることができます。ファンの容量は、インバータの放熱量から計算できます。一般的な選定方法について説明します。経験に基づき、消費電力による発熱1kWごとに、ファンの排気量は360m³/hと計算しました。また、インバータの消費電力はその容量の4〜5%です。ここでは5%で計算すると、インバータに適合するファンとその容量の関係が得られます。例：インバータの出力が90キロワットの場合、ファンの排気量（m3/h）= インバータ容量 × 5% × 360m³/h/kW = 1620m³/hとなります。
次に、ファンの排気量に基づいて各メーカーのファンモデルを選択し、当社の条件に合うファンを得ます。一般的に、ファン冷却は現段階でのインバータ冷却の主要な手段であり、特に比較的大きな制御キャビネットや、制御キャビネット内の電気部品が同時に動作・発熱する場合に適しています。高度に統合された集中制御キャビネットや制御ボックスに適しています。さらに、近年の技術の絶え間ない進歩により、放熱ファンは以前のように巨大ではなくなり、小型で強力なファンがどこにでもあります。コストパフォーマンスも他の冷却方法よりもはるかに優れています。