Способы охлаждения преобразователя частоты высокой мощности
Преобразователи частоты обеспечивают питание и управление коммерческими и промышленными двигателями и должны иметь термическую защиту в соответствии с их конструкцией и условиями применения. Основными преимуществами преобразователя частоты являются гибкое управление, стабильные характеристики запуска и останова, а также значительная экономия энергии, обеспечиваемая центробежными вентиляторами и насосами, работающими при переменной нагрузке.
Эффективность большинства преобразователей частоты и их аксессуаров не только увеличивается на 4 процента, но и увеличивается на 2 процента в электронной системе. Однако из-за большого преобразования мощности в мощном преобразователе частоты, даже если потери эффективности невелики, это приведет к выделению отходящего тепла от нескольких киловатт до десятков киловатт. Мы должны попытаться рассеять это тепло.
1. Открыт или запечатан:
В открытом шкафу с воздушным охлаждением это тепло легко отвести. Однако в суровых условиях невозможно использовать фильтрующее вентиляторное охлаждение или прямой поток воздуха для охлаждения, и управление теплом корпуса стало важной частью процесса проектирования. Стратегия исследования очень важна для преобразователя частоты, который эффективно, пассивно и экономично охлаждает герметичный корпус средней и высокой мощности в суровых условиях.
Шкаф с открытым потоком воздуха позволяет окружающему воздуху циркулировать через шкаф и напрямую и эффективно охлаждать модуль высокой мощности. Герметичный корпус не позволяет наружному воздуху проникать в шкаф, а использует воздух в шкафу для охлаждения электронных изделий и передачи тепла в окружающий воздух через теплообменник. Оба шкафа подходят для систем малой мощности. Однако у многих мощных инверторных шкафов уровень энергопотребления выше, чем у воздушного охлаждения. Компоненты малой мощности обычно охлаждаются непосредственно потоком воздуха, тогда как компоненты более высокой мощности охлаждаются прямо или косвенно с помощью охлаждающей воды, системы сжатия пара или системы перекачки жидкости.
2. Термосифонное охлаждение:
Петлевой термосифон (LTS) представляет собой двухфазное охлаждающее устройство с гравитационным приводом. Их рабочий режим аналогичен режиму тепловой трубки. Пока рабочая жидкость испаряется и конденсируется в замкнутом цикле, она может передавать тепло на заданное расстояние. По сравнению с тепловой трубкой основным преимуществом петлевого термосифона является то, что он может использовать проводящую рабочую жидкость и эффективно и дистанционно передавать большую мощность. По сравнению с системой активного жидкостного теплоносителя, парокомпрессионной или насосной двухфазной системой охлаждения петлевой термосифон не имеет движущихся частей и обладает более высокой надежностью. Петлевой термосифон очень удобен для передачи мощного отходящего тепла от силового электронного оборудования в шкафу во внешнюю среду шкафа.
3. Герметичный теплообменник:
В сочетании петлевого термосифона и герметичного теплообменника на холодной пластине петлевого термосифона устанавливается мощный биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) или тиристор со встроенным затвором (IGCT). Его нагрузка в 10 кВт плюс тепловая нагрузка рассеивается в воздух внешнего шкафа через петлевой термосифон. Все вторичные электронные компоненты охлаждаются герметичным газогазовым теплообменником, который может отводить отходящее тепло около 1 кВт. Охладитель с герметичным корпусом может отводить тепло, выделяемое маломощными и распределенными компонентами в шкафу силовой электроники, и предотвращать взаимодействие загрязняющих веществ из наружного воздуха с этими компонентами. Сочетание двух решений по охлаждению позволяет надежно охлаждать мощный контроллер двигателя в герметичном корпусе, что необходимо для суровых условий эксплуатации.
4. Жидкостное охлаждение:
Жидкостное охлаждение — распространенный способ промышленного жидкостного охлаждения. В оборудовании преобразователя частоты этот метод для отвода тепла используется редко из-за его высокой стоимости и большого объема при использовании в преобразователях частоты малой мощности. Более того, поскольку мощность обычного преобразователя частоты составляет от нескольких кВА до почти 100 кВА, а мощность не очень велика, трудно сделать экономическую эффективность приемлемой для пользователей. Этот метод используется только в особых случаях) и преобразователях частоты особо большой мощности.
Независимо от того, какое тепловое решение будет принято, его потребляемая мощность должна определяться в соответствии с мощностью преобразователя частоты, а соответствующие вентиляторы и радиаторы должны быть выбраны для достижения отличных затрат. В то же время должны быть полностью учтены факторы окружающей среды, используемые преобразователем частоты. Учитывая суровые условия окружающей среды, необходимо принять соответствующие меры для обеспечения нормальной и надежной работы преобразователя частоты. С точки зрения самого преобразователя частоты следует, насколько это возможно, избегать влияния неблагоприятных факторов, чтобы обеспечить надежную работу преобразователя частоты.
