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光伏逆变器的散热是最容易忽视的问题,而散热恰恰是使用中最重要的一环

来源:www.nyhfygf.com 发布时间:2019年11月13日
   在关注光伏逆变器整体性能时,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。

   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。

   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。
   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。

   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。

   新型热管散热技术:热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到良好的制冷效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。

   六、总结

   从上文可以看出,散热不仅关系到逆变器的性能和寿命,同时还关系到用户的发电量。在评估逆变器的性能时,其是不可忽视的重要一环,

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