Εισαγωγή στη διάχυση θερμότητας των φωτοβολταϊκών μετατροπέων
Φωτοβολταϊκός μετατροπέας:
Η άμεση παραγωγή ηλιακής ενέργειας είναι κυρίως 12VDC, 24VDC, 48VDC. Η αποτελεσματική μετατροπή της ισχύος συνεχούς ρεύματος που παράγεται από το σύστημα σε τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος πρέπει να πραγματοποιηθεί, ώστε να παρέχεται αρκετή ισχύς σε συσκευές 220 VAC, επομένως η κύρια επιλογή είναι ο μετατροπέας DC-AC. Η κύρια λειτουργία του μετατροπέα είναι να πραγματοποιεί την αποτελεσματική μετατροπή του συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Τόσο οι ηλιακές κυψέλες όσο και οι μπαταρίες αποθήκευσης είναι πηγές συνεχούς ρεύματος, επομένως, όταν το φορτίο περιέχει τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος, ο μετατροπέας γίνεται αναπόσπαστο μέρος.
Προβλήματα απαγωγής θερμότητας φωτοβολταϊκών μετατροπέων
Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, κάθε φορά που η θερμοκρασία των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων αυξάνεται κατά 2 ℃, η αξιοπιστία μειώνεται κατά 10%, η αύξηση της θερμοκρασίας είναι 50 ℃ και η διάρκεια ζωής είναι μόνο το 1/6 αυτής στους 25 ℃. Επομένως, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα πρέπει να διασκορπίζονται αποτελεσματικά για να διασφαλίζεται η αξιόπιστη λειτουργία των συσκευών. Μπορεί να φανεί ότι το πρόβλημα της απαγωγής θερμότητας έχει γίνει όλο και περισσότερο ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής τεχνολογίας, ειδικά για τη βιομηχανία ηλεκτρονικών ισχύος.
Τα κύρια εξαρτήματα απαγωγής θερμότητας του μετατροπέα είναι το IGBT και ο επαγωγέας, ειδικά το βασικό εξάρτημα του μετατροπέα-IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), το οποίο παράγει πολλή θερμότητα κατά τη λειτουργία, η οποία είναι περίπου 1~1,5% της ονομαστικής εξουσία. Διαχέεται στο IGBT και μετατρέπεται σε θερμότητα. Αυτό το μέρος της θερμότητας θα θερμάνει τη μήτρα της συσκευής ισχύος και θα αυξήσει τη θερμοκρασία της διασταύρωσης. Εάν αυτή η θερμότητα δεν μπορεί να απελευθερωθεί έγκαιρα και αποτελεσματικά, θα επηρεάσει την απόδοση της συσκευής, μειώνοντας έτσι την αξιοπιστία της λειτουργίας του συστήματος' και ακόμη και την καταστροφή της συσκευής. Η επιτρεπόμενη θερμοκρασία λειτουργίας του IGBT είναι γενικά χαμηλότερη από 125~150°C, επομένως πρέπει να χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά μέσα για τη διάχυση της θερμότητας στο περιβάλλον. Επί του παρόντος, η συνήθως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για μετατροπείς με χαμηλότερη ισχύ είναι η εγκατάσταση του IGBT σε ένα ψυγείο και η χρήση φυσικών μεθόδων απαγωγής θερμότητας για ψύξη.
Σχεδιασμός απαγωγής θερμότητας
Στον πραγματικό σχεδιασμό απαγωγής θερμότητας, η φυσική ψύξη, η εξαναγκασμένη ψύξη αέρα ή η υγρή ψύξη επιλέγονται γενικά σύμφωνα με την αναλογία θερμότητας ανά μονάδα χρόνου προς την περιοχή απαγωγής θερμότητας, δηλαδή τη ροή θερμότητας (πυκνότητα ροής θερμότητας).
Οι πηγές θερμότητας χωρίζονται γενικά σε κεντρικές πηγές θερμότητας και ομοιόμορφες πηγές θερμότητας. Όταν η περιοχή απαγωγής θερμότητας των κεντρικών πηγών θερμότητας όπως τα IGBT είναι περιορισμένη, η θερμότητα μεταφέρεται από τον σωλήνα θερμότητας στην πλάκα ομοιόμορφης θερμοκρασίας και στη συνέχεια μεταφέρεται στο ψυγείο. Για ομοιόμορφες πηγές θερμότητας, όπως μπαταρίες λιθίου, γενικά δεν χρησιμοποιούνται σωλήνες θερμότητας.
Άλλες πληροφορίες εισόδου πρέπει να έχουν πληροφορίες όπως το διάγραμμα δομής του εξαρτήματος, η θερμική αγωγιμότητα του εξαρτήματος, η θερμαντική ισχύς, η θερμοκρασία και πίεση περιβάλλοντος και η απώλεια θερμότητας.
Οι εξωτερικοί φωτοβολταϊκοί μετατροπείς χαμηλής ισχύος έχουν ένα σκληρό και περίπλοκο περιβάλλον εργασίας. Όχι μόνο απαιτούν σταθερή και αξιόπιστη απόδοση αερισμού και απαγωγής θερμότητας, αλλά απαιτούν επίσης ένα καλό επίπεδο προστασίας. Γενικά, το επίπεδο προστασίας απαιτείται να είναι πάνω από το IP54. Οι αντικρουόμενες απαιτήσεις δίνουν περιορισμούς στον θερμικό σχεδιασμό.' Είναι πολύ δύσκολο.
Για τέτοια προβλήματα, η παραδοσιακή προσέγγιση είναι η χρήση ανεμιστήρων με υψηλά επίπεδα προστασίας (αδιάβροχο, ανθεκτικό στη σκόνη κ.λπ.) για την ενίσχυση της απαγωγής θερμότητας. Αν και αυτή η μέθοδος έχει καλό αποτέλεσμα απαγωγής θερμότητας, η συντήρηση του ανεμιστήρα εξακολουθεί να είναι μια αναπόφευκτη εργασία σε ένα σκληρό περιβάλλον εργασίας. Σε κάποιο βαθμό, όχι μόνο αυξάνει το κόστος, αλλά μειώνει και τον δείκτη ζωής του προϊόντος. Ως μέθοδος παθητικής ψύξης, η ψύξη με φυσική μεταφορά έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως υψηλή αξιοπιστία, χωρίς συντήρηση, καλή σταθερότητα, χωρίς θόρυβο, χωρίς κατανάλωση ρεύματος, χωρίς κινούμενα μέρη κ.λπ. Παρέχει έναν νέο τεχνικό τρόπο επίλυσης τέτοιων προβλημάτων.
