مقدمة في التبديد الحراري للمحولات الكهروضوئية

العاكس الكهروضوئي:

الناتج المباشر للطاقة الشمسية هو في الغالب 12VDC ، 24VDC ، 48VDC. يجب تحقيق التحويل الفعال لطاقة التيار المستمر التي يولدها النظام إلى طاقة التيار المتردد ، وذلك لإعطاء طاقة كافية لأجهزة 220VAC ، وبالتالي فإن الخيار الرئيسي هو محول التيار المتردد DC-AC. تتمثل الوظيفة الرئيسية للعاكس في تحقيق التحويل الفعال للتيار المباشر إلى التيار المتردد. تعد كل من الخلايا الشمسية وبطاريات التخزين مصادر طاقة تيار مستمر ، لذلك بمجرد احتواء الحمل على طاقة التيار المتردد ، يصبح العاكس جزءًا لا غنى عنه.

مشاكل تبديد الحرارة للمحولات الكهروضوئية

وفقًا للإحصاءات ، في كل مرة ترتفع فيها درجة حرارة المكونات الإلكترونية بمقدار 2 ℃ ، تنخفض الموثوقية بنسبة 10٪ ، ويكون ارتفاع درجة الحرارة 50 ℃ ، وعمر الخدمة هو 1/6 فقط من ذلك عند 25. لذلك ، يجب تبديد المكونات الإلكترونية بشكل فعال من أجل ضمان التشغيل الموثوق للأجهزة. يمكن ملاحظة أن مشكلة تبديد الحرارة أصبحت بشكل متزايد عاملاً مهمًا يؤثر على تطور التكنولوجيا الإلكترونية ، خاصة بالنسبة لصناعة إلكترونيات الطاقة.

المكونات الرئيسية لتبديد الحرارة للعاكس هي IGBT والمحث ، وخاصة المكون الأساسي للعاكس- IGBT (ترانزستور ثنائي القطب المعزول للبوابة) ، والذي يولد الكثير من الحرارة أثناء التشغيل ، والتي تبلغ حوالي 1 ~ 1.5 ٪ من المقدرة قوة. يتم تبديده في IGBT وتحويله إلى حرارة. سيؤدي هذا الجزء من الحرارة إلى تسخين قالب جهاز الطاقة وزيادة درجة حرارة الوصلة. إذا تعذر إطلاق هذه الحرارة في الوقت المناسب وبطريقة فعالة ، فإنها ستؤثر على أداء الجهاز ، وبالتالي تقلل من موثوقية عمل النظام&، بل وتضر بالجهاز. درجة حرارة التشغيل المسموح بها لـ IGBT أقل بشكل عام من 125 ~ 150 درجة مئوية ، لذلك يجب استخدام وسائل فعالة لتبديد الحرارة في البيئة. في الوقت الحاضر ، الطريقة الأكثر استخدامًا للمحولات ذات الطاقة المنخفضة هي تثبيت IGBT على المبرد والاعتماد على طرق تبديد الحرارة الطبيعية للتبريد.

تصميم تبديد الحرارة

في تصميم تبديد الحرارة الفعلي ، يتم تحديد التبريد الطبيعي أو تبريد الهواء القسري أو التبريد السائل بشكل عام وفقًا لنسبة الحرارة لكل وحدة زمنية إلى منطقة تبديد الحرارة ، أي التدفق الحراري (كثافة تدفق الحرارة).

تنقسم مصادر الحرارة بشكل عام إلى مصادر حرارة مركزية ومصادر حرارة موحدة. عندما تكون منطقة تبديد الحرارة لمصادر الحرارة المركزية مثل IGBTs محدودة ، يتم نقل الحرارة بواسطة أنبوب الحرارة إلى لوحة درجة الحرارة الموحدة ثم يتم توصيلها إلى المبرد. بالنسبة لمصادر الحرارة الموحدة ، مثل بطاريات الليثيوم ، لا يتم استخدام أنابيب الحرارة بشكل عام.

تحتاج معلومات الإدخال الأخرى إلى معلومات مثل مخطط هيكل الجزء ، والتوصيل الحراري للجزء ، وقوة التسخين ، ودرجة الحرارة المحيطة والضغط ، وفقدان الحرارة.

تتميز المحولات الكهروضوئية منخفضة الطاقة في الهواء الطلق ببيئة عمل قاسية ومعقدة. إنها لا تتطلب فقط تهوية مستقرة وموثوقة وأداء تبديد الحرارة ، ولكنها تتطلب أيضًا مستوى حماية جيد. بشكل عام ، يجب أن يكون مستوى الحماية أعلى من IP54. المتطلبات المتضاربة تعطي قيودًا على التصميم الحراري. إنها&صعبة للغاية.

بالنسبة لمثل هذه المشكلات ، تتمثل الطريقة التقليدية في استخدام مراوح ذات مستويات عالية من الحماية (مقاومة للماء ، ومقاومة للغبار ، وما إلى ذلك) لتعزيز تبديد الحرارة. على الرغم من أن هذه الطريقة لها تأثير جيد في تبديد الحرارة ، إلا أن صيانة المروحة لا تزال مهمة حتمية في بيئة العمل القاسية. إلى حد ما ، لا يؤدي ذلك إلى زيادة التكلفة فحسب ، بل يقلل أيضًا من مؤشر عمر المنتج. كطريقة تبريد سلبي ، فإن التبريد بالحمل الطبيعي له العديد من المزايا مثل الموثوقية العالية ، الخالي من الصيانة ، الاستقرار الجيد ، عدم وجود ضوضاء ، عدم استهلاك الطاقة ، عدم وجود أجزاء متحركة ، إلخ. إنه يوفر طريقة تقنية جديدة لحل مثل هذه المشاكل.