Thiết kế nhiệt cho biến tần quang điện

  Biến tần quang điện là một thiết bị rất quan trọng đối với các hệ thống quang điện. Vai trò chính của hệ thống quang điện là biến điện một chiều được tạo ra bởi các bộ phận quang điện thành điện xoay chiều. Ngoài ra, biến tần còn đảm nhận việc phát hiện các thành phần, lưới điện, trạng thái hoạt động của cáp, giao tiếp và liên lạc với thế giới bên ngoài, quản lý an ninh hệ thống và các chức năng quan trọng khác. Trong tiêu chuẩn ngành quang điện NB32004-2013, biến tần có hơn 100 thông số kỹ thuật nghiêm ngặt và hệ thống quang điện không thể nhận được chứng chỉ cho đến khi từng thông số đủ điều kiện.

Một biến tần mới, từ thiết kế đến sản xuất hàng loạt, phải mất hơn hai năm để tung ra thị trường. Ngoài chức năng bảo vệ quá tải, biến tần còn có nhiều chức năng như kiểm soát dòng rò, kiểm soát làm mát, thiết kế nhiệt, tương thích điện từ, triệt tiêu sóng hài, kiểm soát hiệu suất, v.v., cần đầu tư nhiều nguồn lực để phát triển và thử nghiệm.

  1. Tại sao phải tản nhiệt biến tần

Vào mùa đông nhiều người lo lắng không biết biến tần có bị đóng đá không. Trên thực tế, có rất ít biến tần bị đóng băng. Vấn đề nghiêm trọng nhất với biến tần là vấn đề quá nhiệt. BCC báo cáo rằng hầu hết các lỗi hiện tại của hầu hết các sản phẩm điện tử là do hệ thống làm mát kém, nhưng độ tin cậy của các thiết bị điện tử rất nhạy cảm với nhiệt độ. Cứ tăng 1 độ nhiệt độ thiết bị từ mức 70-80 độ, độ tin cậy giảm 5 phần trăm. Nhiệt độ quá cao sẽ rút ngắn tuổi thọ của biến tần và ảnh hưởng đến độ tin cậy của biến tần.

 2, một số phương pháp làm mát biến tần

Hệ thống làm mát chiếm khoảng 15% chi phí phần cứng của biến tần, nó chủ yếu bao gồm bộ tản nhiệt, quạt làm mát, mỡ tản nhiệt và các vật liệu khác, hiện tại, có hai loại chế độ làm mát chính của biến tần: một là làm mát tự nhiên, hai là làm mát cưỡng bức làm mát không khí.

(1) Làm mát tự nhiên

Phương pháp làm mát này đề cập đến mục đích đạt được sự làm mát cục bộ cho môi trường xung quanh mà không sử dụng bất kỳ năng lượng phụ trợ bên ngoài nào, thường bao gồm ba phương pháp truyền nhiệt chính: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ, trong đó hiển thị dòng phương pháp tự nhiên và dòng chảy, làm mát tự nhiên thường được áp dụng cho các thiết bị và linh kiện công suất thấp có yêu cầu kiểm soát nhiệt độ thấp và mật độ dòng nhiệt thấp của thiết bị, cũng như các thiết bị hàn kín hoặc lắp ráp dày đặc. Trong hoàn cảnh của công nghệ làm mát khác. Hiện tại, hầu hết các nhà sản xuất đều có thể sử dụng giải pháp làm mát tự nhiên trong biến tần một pha và biến tần ba pha dưới 30kW. Một số ít biến tần ba pha 100kW của nhà sản xuất cũng có thể sử dụng giải pháp làm mát tự nhiên.

（2) Làm mát bằng không khí cưỡng bức

Phương pháp làm mát này là sử dụng thiết bị tạo luồng không khí như quạt và các thiết bị bắt buộc khác để lấy đi nhiệt lượng do thiết bị tạo ra. Phương pháp này là một đơn giản và tuyệt vời. Nếu khoảng cách giữa các bộ phận trong linh kiện phù hợp với luồng không khí hoặc phù hợp để lắp đặt bộ tản nhiệt cục bộ, bạn có thể sử dụng phương pháp làm mát này càng nhiều càng tốt. Để cải thiện hiệu suất tản nhiệt, chúng ta cần tăng diện tích tản nhiệt và tạo ra luồng không khí tương đối lớn trên bề mặt tản nhiệt. Tăng diện tích tản nhiệt trên bề mặt của bộ tản nhiệt để cải thiện hiệu suất làm mát của các linh kiện điện tử, nó đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Dự án chủ yếu được sử dụng để mở rộng diện tích tản nhiệt trên bề mặt của bộ tản nhiệt nhằm đạt được mục đích tăng cường truyền nhiệt. Bản thân việc lựa chọn bộ tản nhiệt có mối quan hệ trực tiếp với hiệu suất làm mát của nó. Hiện nay, vật liệu của bộ tản nhiệt chủ yếu được làm bằng đồng hoặc nhôm.

（3) So sánh hai phương pháp làm mát

Phương pháp làm mát tự nhiên không có quạt nên độ ồn thấp nhưng hiệu quả làm mát chậm, thường dùng cho biến tần công suất thấp, làm mát bằng không khí cưỡng bức nên dùng quạt, hơi ồn nhưng hiệu quả làm mát nhanh, thường dùng cho công suất cao bộ biến tần, trong bộ biến tần cụm công suất trung bình, cả hai phương pháp đều khả dụng.

Thông qua so sánh hiệu suất làm mát của biến tần loại nhóm, nhận thấy rằng ở biến tần loại nhóm trên mức công suất 50kW, làm mát bằng không khí cưỡng bức tốt hơn so với làm mát tự nhiên, tụ điện bên trong của biến tần, IGBT, v.v. các thành phần chính. nhiệt độ có thể giảm khoảng 20 độ C, điều này có thể đảm bảo biến tần hoạt động hiệu quả và nhiệt độ của biến tần sử dụng phương pháp làm mát tự nhiên, nhiệt độ sẽ tăng nhanh và hiệu suất làm việc sẽ bị ảnh hưởng. Làm mát bằng không khí cưỡng bức sử dụng tốc độ cao quạt và quạt tốc độ trung bình. Sử dụng quạt tốc độ cao có thể giảm khối lượng và trọng lượng của bộ tản nhiệt nhưng sẽ làm tăng độ ồn, tuổi thọ của quạt tương đối ngắn. Ở công suất thấp, quạt không quay và quạt chạy ở tốc độ thấp ở công suất trung bình. Trên thực tế, thời gian chạy hết công suất của biến tần không nhiều nên tuổi thọ của quạt có thể rất dài.