Uvod u odvođenje topline fotonaponskih invertera
fotonaponski inverter:
Direktan izlaz solarne energije je uglavnom 12VDC, 24VDC, 48VDC. Efikasnu konverziju istosmjerne struje koju generiše sistem u AC napajanje treba realizovati, kako bi se dalo dovoljno snage za 220VAC aparate, tako da je glavni izbor DC-AC inverter. Glavna funkcija pretvarača je da ostvari efektivnu konverziju jednosmjerne struje u naizmjeničnu struju. I solarne ćelije i baterije za skladištenje su izvori istosmjerne struje, tako da kada opterećenje sadrži izmjeničnu struju, inverter postaje nezamjenjiv dio.
Problemi odvođenja toplote fotonaponskih invertera
Prema statistikama, svaki put kada temperatura elektronskih komponenti poraste za 2 ℃, pouzdanost se smanjuje za 10%, porast temperature je 50 ℃, a životni vek je samo 1/6 od onog na 25 ℃. Zbog toga se elektronske komponente moraju efikasno raspršiti kako bi se osigurao pouzdan rad uređaja. Vidi se da problem odvođenja toplote sve više postaje važan faktor koji utiče na razvoj elektronske tehnologije, posebno za industriju energetske elektronike.
Glavne komponente za rasipanje toplote invertera su IGBT i induktor, posebno glavna komponenta invertera-IGBT (bipolarni tranzistor sa izolovanim vratima), koji generiše mnogo toplote tokom rada, što je oko 1~1,5% nominalnog moć. Rasipa se u IGBT-u i pretvara u toplinu. Ovaj dio topline će zagrijati matricu uređaja za napajanje i povećati temperaturu spoja. Ako se ova toplota ne može osloboditi pravovremeno i efikasno, to će uticati na performanse uređaja, smanjujući time pouzdanost rada sistema', pa čak i oštetiti uređaj. Dozvoljena radna temperatura IGBT-a je generalno niža od 125~150°C, tako da se moraju koristiti efikasna sredstva za odvođenje toplote u okolinu. Trenutno, uobičajena metoda za pretvarače manje snage je instaliranje IGBT-a na radijator i oslanjanje na prirodne metode odvođenja topline za hlađenje.
Dizajn odvođenja toplote
U stvarnom dizajnu odvođenja topline, prirodno hlađenje, prisilno hlađenje zrakom ili hlađenje tekućinom se općenito biraju prema omjeru topline po jedinici vremena prema površini rasipanje topline, odnosno toplotnom fluksu (gustina toka topline).
Izvori toplote se generalno dele na centralizovane izvore toplote i jednoobrazne izvore toplote. Kada je područje disipacije topline centraliziranih izvora topline kao što su IGBT-ovi ograničeno, toplina se prenosi toplotnom cijevi do ploče s ujednačenom temperaturom, a zatim se odvodi do radijatora. Za ujednačene izvore toplote, kao što su litijumske baterije, toplotne cevi se uglavnom ne koriste.
Ostale ulazne informacije moraju imati informacije kao što su dijagram strukture dijela, toplinska provodljivost dijela, snaga grijanja, temperatura i tlak okoline i gubitak topline.
Vanjski fotonaponski invertori male snage imaju teško i složeno radno okruženje. Oni ne zahtevaju samo stabilnu i pouzdanu ventilaciju i performanse odvođenja toplote, već zahtevaju i dobar nivo zaštite. Općenito, potrebno je da nivo zaštite bude iznad IP54. Konfliktni zahtjevi daju ograničenja toplotnog dizajna. To'je veoma teško.
Za takve probleme, tradicionalni pristup je korištenje ventilatora sa visokim nivoom zaštite (vodootporan, otporan na prašinu, itd.) kako bi se poboljšalo rasipanje topline. Iako ova metoda ima dobar učinak odvođenja topline, održavanje ventilatora je i dalje neizbježan zadatak u teškim radnim uvjetima. U određenoj mjeri ne samo da povećava troškove, već i smanjuje indeks životnog vijeka proizvoda. Kao pasivna metoda hlađenja, prirodno konvektivno hlađenje ima mnoge prednosti kao što su visoka pouzdanost, bez održavanja, dobra stabilnost, bez buke, bez potrošnje energije, bez pokretnih dijelova, itd. Pruža novi tehnički način rješavanja takvih problema.
