Тепловое охлаждение преобразователя частоты высокой мощности

Преобразователи частоты обеспечивают питание и управление для коммерческих и промышленных двигателей и должны быть защищены от перегрева 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 за счет центробежных вентиляторов и насосов, работающих при переменной нагрузке.

Эффективность большинства преобразователей частоты и их принадлежностей не только увеличивается на 4 процента, но и увеличивается на 2 процента в электронной системе. Однако из-за большой мощности преобразования в мощном преобразователе частоты, даже если потери КПД невелики, это приведет к выработке сбросного тепла от нескольких киловатт до десятков киловатт. Мы должны попытаться рассеять это тепло.

1. Открытые или опечатанные:

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 герметичную оболочку средней и большой мощности в суровых условиях.

Шкаф с открытым воздушным потоком позволяет окружающему воздуху циркулировать через шкаф и напрямую и эффективно охлаждать мощный модуль. Герметичный корпус не позволяет внешнему воздуху проникать в шкаф, а использует воздух в шкафу для охлаждения электронных продуктов и отвода тепла в окружающий воздух через теплообменник. Оба шкафа подходят для маломощных систем. Однако у многих мощных инверторных шкафов уровень энергопотребления выше, чем у воздушного охлаждения. Компоненты малой мощности обычно охлаждаются непосредственно потоком воздуха, в то время как компоненты большей мощности охлаждаются прямо или косвенно охлаждающей водой, системой сжатия пара или системой перекачиваемой жидкости.

2. Термосифонное охлаждение:

Петлевой термосифон (LTS) представляет собой двухфазное охлаждающее устройство с гравитационным приводом. Их рабочий режим аналогичен режиму тепловых трубок. Пока рабочее тело испаряется и конденсируется в замкнутом цикле, оно может передавать тепло на заданное расстояние. По сравнению с тепловой трубой основное преимущество петлевого термосифона заключается в том, что он может использовать проводящую рабочую жидкость и эффективно и удаленно передавать большую мощность. По сравнению с активной жидкостной, паровой компрессионной или насосной двухфазной системой охлаждения петлевой термосифон не имеет движущихся частей и обладает более высокой надежностью. Петлевой термосифон очень подходит для передачи мощного отработанного тепла от силового электронного оборудования в шкафу во внешнюю среду шкафа.

3. Теплообменник с герметичным кожухом:

В комбинации петлевого термосифона и герметичного теплообменника на холодную пластину петлевого термосифона устанавливается мощный биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) или коммутируемый тиристор со встроенным затвором (IGCT). Его нагрузка 10 кВт плюс тепловая нагрузка рассеивается в воздухе внешнего шкафа через петлевой термосифон. Все вторичные электронные компоненты охлаждаются герметичным теплообменником газ-газ, который может отводить отработанное тепло около 1 кВт. Охладитель с герметичным кожухом может отводить тепло, выделяемое маломощными и распределенными компонентами в шкафу силовой электроники, и предотвращать взаимодействие загрязняющих веществ из наружного воздуха с этими компонентами. Комбинация двух решений для охлаждения обеспечивает надежное охлаждение мощного контроллера двигателя в герметичном корпусе, необходимом для суровых условий эксплуатации.

4. Жидкостное охлаждение:

Жидкостное охлаждение является распространенным способом промышленного жидкостного охлаждения. Для оборудования преобразователя частоты этот способ отвода тепла используется редко из-за его дороговизны и большого объема при использовании в преобразователях частоты малой мощности. Кроме того, поскольку мощность обычного преобразователя частоты составляет от нескольких кВА до почти 100 кВА, а мощность не очень велика, трудно добиться приемлемой для пользователей экономической эффективности. Этот метод используется только в особых случаях) и преобразователях частоты с особо большой мощностью.

Независимо от того, какое тепловое решение принято, его энергопотребление должно определяться в соответствии с мощностью преобразователя частоты, а соответствующие вентиляторы и радиаторы должны выбираться для достижения отличных экономических характеристик. В то же время необходимо полностью учитывать факторы окружающей среды, используемые преобразователем частоты. Ввиду суровых условий окружающей среды необходимо принять соответствующие меры для обеспечения нормальной и надежной работы преобразователя частоты. С точки зрения самого преобразователя частоты следует по возможности избегать влияния неблагоприятных факторов, чтобы обеспечить надежную работу преобразователя частоты.