变频空调器电控箱散热的实验研究

丁云霄

摘 要：本文通过实验研究对影响变频空调器散热的主要因素进行了分析，从而达到优化电控箱散热保证空调系统稳定运行的目的。

关键词：变频空调器；电控箱；散热

引言：直流变频空调器的电控箱较普通空调器增加了变频模块以及更多的电子元件，从而其散热条件更加苛刻。不良的电控箱散热将直接导致电子元件的寿命缩短以及空调系统的不稳定，其中压缩机模块温度是衡量电控箱散热情况的主要指标之一。本文通过实验对影响电控箱散热的主要因素电控箱结构以及风挡控制进行了分析，从而优化散热情况，为实际设计提供指导意义。

一、空调测试样机及其电控箱介绍

本文选用一款额定制冷量20HP的多联机作为样机，测试不同实验条件下电控盒的散热情况。该样机由两台直流变频涡旋压缩机并联，分别对应两个电控盒，一主一副。图1给出了电控盒及内部压缩机模块的示意图。

图1 电控盒示意图

二、不同电控箱结构对模块温度的影响

由于副电控箱位于压缩机上方，散热条件更加恶劣，我们主要针对副电控箱结构进行优化设计。通过在副电控箱体的左右侧钣金上下各开一进出风洞口，然后关闭不同的洞口，对比分析模块温度的高低来选取较优的设计。主要采用了如下所示四种方案进行实验，方案Pro1： 左、右洞全关；方案Pro2：右洞全开左洞关；方案Pro3：左、右洞全开；方案Pro4：左下洞和右上洞开。

图2.A给出的实验结果表明，开闭不同方位的洞口可以显著影响变频模块的温度，其中方案Pro4的模块温度最低，可见此方案下的气流走向是较为合理的，能够较大程度的带走模块所散发的热量，保证其可靠性。从该实验结果还可以看出并非将洞口全开引进更多的风量就能得到最低的模块温度，需要根据风场以变频模块的位置进行不同方位洞口的搭配，引导电控箱体内的气流走向，使得气流能够更大面积的接触变频模块，从而起到更好的散热效果。

三、风档控制对模块温度的影响

通常情况下，空调器电控箱内不配备专门的散热风扇助其散热，而主要依靠空调器室外机风机。变频模块四周的螺钉可以反应出整个模块的温度情况，因此我们对模块四周的螺钉进行了温度监控。

如图2.B所示，随着室外机风档的升高，各模块螺钉温度均有明显的下降，在第风挡情况下，螺钉温度接近变频模块硬件损坏的极限温度80℃。因此空调器的风挡控制逻辑设计中，不仅要考虑室外机换热器的换热量，还应保证电控箱内变频模块的稳定可靠运行，保证其温度不超过硬件损坏的极限温度。尤其是热回收机多联机组，在室外工况较低的情况下，若室外机组运行在主制冷模式时，为了保证高低压差，一般室外机风挡会以低速运行。当室内机组的制热需求逐步增加时，压缩机逐步升频，此时低速运行的外风机使得进入电控箱内的风量较小，况且排除一些进风洞口，电控箱的防水要求使其设计的较为密闭，高频下变频模块的热量难以同气流进行对流换热，只能依靠热传导来散热，这种情况下很容易导致变频模块的散热不良，影响系统的稳定性。

结论：本文通过对空调器电控盒散热情况的主要影响因素进行试验对比分析，得到以下主要结论： 电控箱体不同方位洞口的设计，对模块温度具有较大的影响。同时，电控箱内并非开洞越多效果越好，而是需要根据变频模块的位置以及风场进行不同方位洞口的搭配，引导气流组织更多的接触变频模块，才能起到更好的散热效果； 室外机风量越高，模块温度显著下降，且气流组织对模块不同部分的温度影响是均匀一致的。室外机风挡的控制逻辑需要综合考虑外机换热器换热量与模块温度的影响，保证系统的稳定运行。

影响电控盒散热的因素很多，且这些因素在实际运行情况下，多数是相互影响的，因此对电控箱散热情况的影响也是错综复杂的，在产品设计和调试的阶段，应考虑各种不利和极端情况，分析电控盒内的电子元件是否在安全的运行温度范围内，从而确定结构和系统控制逻辑。