双向直流电源在运行中产生热量，散热风道决定热量排出的速度。风道设计不合理的电源，在连续负载运行后会出现功率降额和器件老化的现象。本文结合工程实践，记录双向直流电源散热风道设计中的前后通风、设备间距与风量计算三个环节，供设备维护与成套设计人员参考。

一、双向直流电源散热风道的基本要求

双向直流电源内部有IGBT功率模块、高频变压器、滤波电感和输出整流管等发热源。散热风道任务是将这些热量通过冷却空气带出机柜。良好的风道结构具备气流组织顺畅、风阻小、进风与出风分配合理等三项条件。

散热方式首先确定。双向直流电源多采用强迫风冷，风机安装在出风口侧抽风，机柜内部形成负压，外部冷空气从进风口进入。这种抽风方式让机柜内部气流分布均匀，适合多块功率模块并联的电源结构。

风道基本参数见表1。

二、前后通风设计的核心要点

前后通风是双向直流电源机柜常见的风道布局。前面板下部开进风口，后面板上部开出风口，冷空气从前下方进入，吸收热量后从后上方排出。

进风口中心距离机柜底面保持在200毫米至400毫米之间。这个高度可以有效避开地面扬尘，同时便于柜内底部功率器件的冷却。出风口中心距离机柜顶部保持100毫米至200毫米，热空气向上流动，靠近顶部排出时阻力最小。

进风口的开孔率不低于60%，出风口的开孔率不低于70%。开孔率不足会让进风量受限，造成风机抽风时柜内负压过大。进出风口的开孔形状采用长条孔或圆孔，孔边缘需要去毛刺，不操作人员安全。

前后通风设计需要防止气流短路。有些机柜在安装后靠墙距离过近，出风口排出的热风会沿着墙体反弹到进风口。处理办法是在机柜内部增加挡风隔板，将进风区与出风区分隔。隔板从机柜顶部向下延伸，高度不低于风道高度的80%。

表2为前后通风设计参数。

三、设备间距对散热风道的

双向直流电源安装到机柜或配电室时，设备前后方必须留出通风空间。正面进风区域如果被遮挡，风量会明显下降。背面排风区域如果过于狭小，热空气在机柜后部积聚，出风温度升高。

设备正面与前方障碍物的距离不小于600毫米，这个距离同时兼顾操作维护的通道要求。设备背面与后墙的距离不小于800毫米，散热风量较大的双向直流电源预留1000毫米以上。左右两侧的间距保持50毫米至100毫米，侧面接线口和风道检测口需要一定的操作空间。

两台设备上下叠放时，上下设备之间的间距不小于100毫米。上层设备的进风口与下层设备的出风口不能正对，多层安装时可以在层间加装金属导风板，将下层设备排出的热风引导到侧面排出。

表3为设备间距参数。

四、风量计算的方法与步骤

风量计算需要先掌握双向直流电源的功率损耗。功率损耗等于输入功率乘以（1减去转换效率）。一台额定输出功率20千瓦的双向直流电源，转换效率为92%，功率损耗为1600瓦。

风量计算公式为：Q = 3600 × P / (ρ × Cp × 1000 × Δt)。Q为风量，单位立方米每小时。P为功率损耗，单位瓦。ρ为空气密度，标准工况取1.2千克每立方米。Cp为空气比热容，取1.005千焦每千克每摄氏度。Δt为进风与出风温差，工程上取10摄氏度。

代入数值计算：理论风量等于3600乘以1600除以（1.2乘以1.005乘以1000乘以10），结果为477.6立方米每小时。考虑热量排出有效系数0.9，实际所需风量为530.7立方米每小时。

表4列出风量计算参数与结果。

根据计算得到的实际风量，选择轴流风机的规格。风机的风量参数不能低于530.7立方米每小时，并且需要参考风机的静压曲线。风道阻力增大10帕时，风量下降约3%至5%，设计时按1.2至1.5倍裕量选择风机。

高温地区和高海拔地区的风量需要修正。环境温度高于45摄氏度时，进风出风温差减小，所需风量增大。海拔超过1000米时，空气密度降低，同样功率损耗所需风量增加。修正系数按实际使用环境查阅风机手册或通过试验得出。

山东运电气有限公司在双向直流电源成套产品的风道设计中，按照上述方法布置前后通风结构，计算风机选型参数。该公司的双向直流电源在40摄氏度环境温度下连续满载运行，功率器件壳体温度保持在90摄氏度以下，风道进出口温差稳定在8摄氏度左右。