Теплове охолодження високопотужного перетворювача частоти

Перетворювачі частоти забезпечують харчування та керування для комерційних і промислових двигунів і повинні бути термічно захищеними відповідно до їх конструкції та середовища застосування. Основними перевагами перетворювача частоти є гнучке керування, стабільна продуктивність при запуску та вимкненні, а також значна економія енергії, яку забезпечують відцентрові вентилятори та насоси, що працюють під змінним навантаженням.

Ефективність більшості перетворювачів частоти та їх аксесуарів збільшується не тільки на 4 відсотки, але й на 2 відсотки в електронній системі. Однак через велике перетворення потужності в перетворювачі частоти високої потужності, навіть якщо втрата ефективності мала, це призведе до утворення відпрацьованого тепла від кількох кіловат до десятків кіловат. Ми повинні спробувати розсіяти це тепло.

1. Відкритий або запечатаний:

У відкритій шафі з повітряним охолодженням це тепло легко видалити. Однак у суворих умовах неможливо використовувати охолодження фільтруючим вентилятором або прямий потік повітря для охолодження, а керування теплом корпусу стало важливою частиною процесу проектування. Стратегія дослідження дуже важлива для перетворювача частоти, який ефективно, пасивно та економічно охолоджує герметичний корпус середньої та високої потужності в суворих умовах.

Шафа з відкритим потоком повітря може дозволити навколишньому повітрю циркулювати крізь шафу і безпосередньо та ефективно охолоджувати потужний модуль. Герметичний корпус не дозволяє зовнішньому повітрю надходити всередину корпусу, але використовує повітря в корпусі для охолодження електронних виробів і виведення тепла в навколишнє повітря через теплообмінник. Обидва шафи підходять для систем малої потужності. Однак для багатьох високопотужних інверторних шаф рівень споживання енергії вищий, ніж у повітряного охолодження. Компоненти низької потужності, як правило, охолоджуються безпосередньо потоком повітря, тоді як компоненти більшої потужності охолоджуються прямо чи опосередковано за допомогою охолоджувальної води, системи стиснення пари або рідинної системи, що перекачується.

2. Термосифонне охолодження:

Петлевий термосифон (LTS) — це двофазний охолоджуючий пристрій із силовим приводом. Їх режим роботи схожий на режим роботи теплової трубки. Поки робоча рідина випаровується і конденсується в замкнутому циклі, вона може передавати тепло на задану відстань. У порівнянні з тепловими трубками, головною перевагою петлевого термосифона є те, що він може використовувати провідну робочу рідину та ефективно та дистанційно передавати високу потужність. У порівнянні з активним рідким теплоносієм, парокомпресією або насосною двофазною системою охолодження, петлевий термосифон не має рухомих частин і має більш високу надійність. Петлевий термосифон дуже підходить для передачі високопотужного відпрацьованого тепла від силового електронного обладнання в шафі до зовнішнього середовища шафи.

3. Теплообмінник із герметичним корпусом:

У комбінації петлевого термосифона та герметичного теплообмінника на холодній пластині петлевого термосифона встановлюють потужний ізольований затворний біполярний транзистор (IGBT) або інтегрований затворний комутований тиристор (IGCT). Його навантаження 10 кВт плюс теплове навантаження розсіюється в повітря зовнішньої шафи через петлевий термосифон. Усі вторинні електронні компоненти охолоджуються за допомогою герметичного газогазового теплообмінника, який може виводити відпрацьоване тепло близько 1 кВт. Охолоджувач із герметичним корпусом може відводити тепло, що виділяється малопотужними та розподіленими компонентами в корпусі силової електроніки, і запобігає взаємодії забруднюючих речовин у зовнішньому повітрі з цими компонентами. Комбінація двох рішень для охолодження може надійно охолоджувати високопотужний контролер двигуна в герметичному корпусі, якого вимагає суворе робоче середовище.

4. Рідинне охолодження:

Рідинне охолодження є поширеним способом промислового рідинного охолодження. Для обладнання частотних перетворювачів цей метод рідко використовується для відведення тепла через його високу вартість і великий обсяг при використанні в перетворювачі частоти малої потужності. Крім того, оскільки потужність загального перетворювача частоти становить від кількох кВА до майже 100 кВА, а потужність не дуже велика, важко зробити прийнятною для користувачів продуктивність витрат. Цей метод використовується тільки в особливих випадках) і перетворювачі частоти з особливо великою потужністю.

Незалежно від того, яке теплове рішення прийнято, його споживана потужність повинна бути визначена відповідно до потужності перетворювача частоти, а відповідні вентилятори та радіатори повинні бути вибрані для досягнення відмінної економічності. У той же час фактори навколишнього середовища, які використовує перетворювач частоти, повинні бути повністю враховані. Враховуючи суворі умови, необхідно вжити відповідних заходів для забезпечення нормальної та надійної роботи перетворювача частоти. З точки зору самого перетворювача частоти, слід уникати впливу несприятливих факторів, наскільки це можливо, щоб забезпечити надійну роботу перетворювача частоти.