光伏逆变器的散热,了解一下?不烫手的密码_太阳能光伏采购信息网
光伏逆变器的散热,了解一下?不烫手的密码
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在关注逆变器整体性能时,光伏人关注最多的往往是转化效率、最大直流电压、交流输出功率、防护等级等一系列惯常的问题。而逆变器的散热是光伏人容易忽视的问题,而散热恰恰是需要重点关注的,为什么这么说,请您朝下文看。


一、逆变器为什么要散热


1、逆变器中的元器件都有额定的工作温度,如果逆变器散热性能比较差,当逆变器持续工作时,元器件的热量一直在腔体内部汇集,其温度会越来越高。温度过高会降低元器件性能和寿命,机器容易出现故障。

2、逆变器工作时发热,产生功率损耗是无法避免的,例如5kW的一台的逆变器,其系统热损耗约为75-125W,影响发电量。需要通过优化的散热设计,可以降低散热损耗。


二、逆变器散热的几种方式


目前,逆变器的散热技术包括自然冷却、强制风冷、液冷等。主要应用形式为自然冷却和强制风冷。

1、自然散热:自然散热是指不使用任何外部辅助能量,让局部发热器件向周围环境散热,从而实现温度控制,自然散热适用于对温度控制要求不高的低功耗器件。

光伏逆变器的散热,了解一下?不烫手的密码

2、强制风冷:强制散热的冷却方法主要是借助于风扇,从而将器件散发出的热量带走的一种方法。目前,散热器的材料主要是用铝或铜。

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三、怎样给逆变器选择合适的散热方式


一般情况下,电子器件允许的工作温升在40-60℃之间。在温升60℃的情况下,自然冷却最大能够承担0.05W/cm2的热流密度。而当热流密度大于0.05W/cm2时,强制风冷散热方式,在经济和性能层面上,是一种很好的选择。如果热流密度继续增大时,则需要液冷等其他散热方法。

所以:几MW的风能变流器,一般都选择液冷的散热方式;在100KW-1MW的集中型光伏逆变器,一般都采用强制风冷;当功率小于20KW的组串式逆变器,采用自然冷却性价比最佳。当大于25KW时,强制风冷是较经济的方式。

我们用固德威50KW的逆变器和其他家50KW的逆变器进行了对比,其中固德威50KW的逆变器采用强制风冷,其他厂家采用自然散热,得出的对比如下:

光伏逆变器的散热,了解一下?不烫手的密码

从上表的测试数据可以得出采用强制风冷的散热方式要比自然散热的散热方式低10度。固德威在研发相关产品时,根据散热的需求、损耗、性价比等方面最终确定具体的散热方式(自然散热或强制风冷)。

四、逆变器散热设计

散热面积越大效果越好

比如5kW逆变器发热功率大约是125W,依照60℃时自然冷却需承担的最大热流密度0.05W/cm2,来计算散热面积为0.25m2。为了逆变器体积不变,固德威采用褶皱设计和多散热齿,增大空气和散热器的接触面积,从而更好更快的散热。

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整体风道设计

风道设计的基本原则如下:

·     出口风道保证热气流能顺利排出。

·     尽量扩大穿过散热器热齿间的空气流速和流量;

·     减少风道风阻

电感外置设计

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如上图所示,可以将电感进行外置,电感独立进行散热,降低机腔体的温度。

五、最新的散热技术


随着电子技术的不断发展,逆变器在散热方面获得了很大的发展:

分腔管理:逆变器中最易受温度影响的器件是运放,传感器、电解电容等,电感、电缆、功率开关管等比较耐高温,可以通过分腔的方法隔开发热的元器件,将发热器件功率,比如电感放在逆变器的外面,降低机箱内温度。同时可以采用整体式外壳结构,散热器与外壳直接紧密相结,让铝合金外壳通过两条路径来进行散热,从而达到降低元器件温度和逆变器内部温度的效果,保证了元器件和逆变器更长的使用寿命。

散热的仿真技术:利用仿真软件可较真实地模拟系统的热状况,在设计过程中就能预测到各元器件的工作温度值,这样就可纠正不合理的逆变器结构布局,从而缩短设计的研发周期,降低成本,提高产品的一次成功率。

新的散热材料的应用:譬如钢制散热器、铝合金散热器、铜制散热器、铜铝复合散热器、钢铝复合散热器、不锈钢散热器等。

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