Istraživanje performansi odvođenja toplote IGBT pretvarača energije vjetra
Pretvarači energije vjetra su skloni ekstremno visokim i niskim temperaturama, a prostor za instalaciju je izuzetno ograničen. Kako raspršiti toplinu za visokofrekventne, visokostrujne IGBT module u ograničenom prostoru postalo je ključ za dizajn rasipanje topline pretvarača energije vjetra. Trenutno, metode odvođenja topline koje se primjenjuju na IGBT module pretvarača energije vjetra uglavnom uključuju prisilno hlađenje zraka i vodeno hlađenje. Da bi IGBT modul radio normalno, mora biti dizajniran za odvođenje topline kako bi se osiguralo da radna temperatura IGBT modula bude unutar dozvoljene maksimalne temperature spoja.
U cilju zadovoljavanja zahtjeva za disipacijom topline IGBT modula koji koriste prisilno hlađenje zraka, uvedena je praktična metoda proračuna gubitaka. Rezultati proračuna IGBT gubitaka u različitim radnim uslovima su zamenjeni u softver flotherm, a za njih se koriste termički simulacioni modeli običnih radijatora i radijatora toplotnih cevi. Izvršena je simulacija i komparativna analiza različitih radijatora. Nakon toga, učinak disipacije toplote dva radijatora konvertorskog proizvoda se izračunava pomoću mreže ekvivalentnog toplotnog otpora dva paralelna modula. Zamjenom gornje vrijednosti u formulu (6) dobije se K/W. Na osnovu izračunatog toplotnog otpora radijatora odaberite odgovarajući radijator.
Oblik hladnjaka općenito uključuje običan radijator, hladnjak s vodom hlađenim i hladnjak za toplinske cijevi. Vazdušni kanal sa strane mašine pretvarača ili sa strane mreže A, B, C trofaznih IGBT modula provode centralizovano odvođenje toplote. Za dizajn hladnjaka sa prisilnim zrakom, postoji nekoliko načina da se smanji toplinski otpor samog hladnjaka. Mnogi naučnici u Kini su proučavali uticaj parametara kao što su visina rebra radijatora, debljina i gustina na toplotnu otpornost radijatora, i neće ih ovde ponavljati. Druga metoda koja se obično koristi u inženjeringu za značajno poboljšanje kapaciteta rasipanje topline radijatora je ugradnja toplinskih cijevi u podlogu radijatora, ali problem je što se trošak povećava. Ovdje, i strana mašine i strana mreže pretvarača usvajaju SVPWM metodu. U eksperimentu se interni integrisani NTC koristi za prikupljanje podataka o porastu temperature modula, a temperatura spoja se može izračunati po sljedećoj formuli: Iz eksperimentalnih podataka radijatora može se vidjeti da kada je struja mala , ukupna potrošnja energije je mala, a razlika u performansama odvođenja topline između dva radijatora nije velika. Na 450A, porast temperature IGBT modula varira za oko 10 stopa.
Simulacijska analiza je izvršena pod uslovom da je brzina vjetra na ulazu zraka u modul 7m/s, a struja modula od 100A do 500A. U tabeli 1 prikazani su podaci za usporedbu temperature spoja eksperimentalnog čipa radijatora toplinske cijevi i temperature spoja simuliranog čipa. Može se vidjeti da se eksperimentalni podaci dobro slažu s rezultatima simulacije, a softver za simulaciju može precizno simulirati temperaturu spoja čipa.
b je poređenje rezultata simulacije temperature spoja čipa u uvjetima promjenjive brzine vjetra pod istom strujom modula i istim gubitkom modula. Može se vidjeti da kako se brzina vjetra povećava, temperatura spoja čipa opada. U uslovima jake struje, što je veća brzina vetra, to je veći pad temperature čipa.
Analiza simulacijskih podataka Struja/A Eksperimentalna temperatura spoja čipa/t Greška simulacije temperature spoja čipa/(a) Porast temperature modula Eksperimentalni eksperiment i simulacijski talasni oblik 5 Zaključci Ovdje je predstavljena praktična metoda za izračunavanje gubitka IGBT modula za metodu pretvarača energije vjetra, i uvezite rezultate proračuna gubitaka u softver Flothem. Usporedbom simulacijske analize i podataka eksperimentalnih ispitivanja, upoređena je i analizirana razlika u performansama odvođenja topline dva radijatora, te je potvrđena ispravnost teoretskog proračuna i simulacijskog modela. Istovremeno je data kriva simulacije performansi disipacije toplote radijatora pod uslovom promenljive zapremine vazduha, što predstavlja važnu referencu za izbor IGBT radijatora vetroenergetskog pretvarača.
