Raffreddamento termico del convertitore di frequenza ad alta potenza
I convertitori di frequenza forniscono alimentazione e controllo per motori commerciali e industriali e devono essere protetti termicamente in base alla progettazione e all'ambiente di applicazione. I principali vantaggi del convertitore di frequenza sono il controllo flessibile, prestazioni di avvio e spegnimento stabili e un notevole risparmio energetico portato dai ventilatori centrifughi e dalle pompe che funzionano a carico variabile.
L'efficienza della maggior parte dei convertitori di frequenza e dei relativi accessori non solo è aumentata del 4%, ma è aumentata anche del 2% nel sistema elettronico. Tuttavia, a causa della grande conversione di potenza nel convertitore di frequenza ad alta potenza, anche se la perdita di efficienza è bassa, porterà alla generazione di calore di scarto da diversi kilowatt a decine di kilowatt. Dobbiamo cercare di dissipare questo calore.
1. Aperto o sigillato:
In un armadio raffreddato ad aria aperta, è facile rimuovere questo calore. Tuttavia, in ambienti difficili, è impossibile utilizzare il raffreddamento della ventola del filtro o il flusso d'aria diretto per raffreddare e la gestione del calore del guscio è diventata una parte importante del processo di progettazione. La strategia di ricerca è molto importante per il convertitore di frequenza che raffredda il guscio sigillato di media e alta potenza in modo efficiente, passivo ed economico in ambienti difficili.
L'armadio a flusso d'aria aperto può far circolare l'aria ambiente attraverso l'armadio e raffreddare direttamente ed efficacemente il modulo ad alta potenza. L'involucro sigillato non consente all'aria esterna di entrare nell'armadio, ma utilizza l'aria nell'armadio per raffreddare i prodotti elettronici ed esportare il calore nell'aria ambiente attraverso lo scambiatore di calore. Entrambi gli armadi sono adatti per sistemi a bassa potenza. Tuttavia, per molti armadi inverter ad alta potenza, il livello di consumo energetico è superiore a quello del raffreddamento ad aria. I componenti a bassa potenza sono generalmente raffreddati direttamente dal flusso d'aria, mentre i componenti di potenza superiore vengono raffreddati direttamente o indirettamente dall'acqua di raffreddamento dell'impianto, dal sistema di compressione del vapore o dal sistema di liquido pompato.
2. Raffreddamento a termosifone:
Il termosifone ad anello (LTS) è un dispositivo di raffreddamento bifase a gravità. La loro modalità di lavoro è simile a quella del tubo di calore. Finché il fluido di lavoro evapora e condensa in un ciclo chiuso, può trasferire calore entro una determinata distanza. Rispetto al tubo di calore, il vantaggio principale del termosifone ad anello è che può utilizzare fluido di lavoro conduttivo e trasmettere alta potenza in modo efficiente e remoto. Rispetto al sistema di raffreddamento a liquido attivo, compressione di vapore o sistema di raffreddamento bifase pompato, il termosifone ad anello non ha parti mobili e ha una maggiore affidabilità. Il termosifone ad anello è molto adatto per trasferire il calore di scarto ad alta potenza dalle apparecchiature elettroniche di potenza nell'armadio all'ambiente esterno dell'armadio.
3. Scambiatore di calore a guscio sigillato:
Nella combinazione di termosifone ad anello e scambiatore di calore sigillato, sulla piastra fredda del termosifone ad anello è installato un transistor bipolare a gate isolato (IGBT) ad alta potenza o un tiristore commutato a gate integrato (IGCT). Il suo carico di 10 kW più il carico di calore viene dissipato nell'aria dell'armadio esterno attraverso il termosifone ad anello. Tutti i componenti elettronici secondari sono raffreddati da uno scambiatore di calore gas-gas sigillato, che può esportare calore di scarto di circa 1 kW. Il dispositivo di raffreddamento a guscio sigillato può scaricare il calore generato dai componenti a bassa potenza e distribuiti nell'armadio dell'elettronica di potenza e impedire agli inquinanti nell'aria esterna di interagire con questi componenti. La combinazione delle due soluzioni di raffreddamento può raffreddare in modo affidabile il controller del motore ad alta potenza nel guscio sigillato richiesto dal duro ambiente di lavoro.
4. Raffreddamento a liquido:
Il raffreddamento a liquido è un modo comune di raffreddamento a liquido industriale. Per l'attrezzatura del convertitore di frequenza, questo metodo è usato raramente per la dissipazione del calore a causa del suo costo elevato e del suo grande volume quando viene utilizzato in un convertitore di frequenza di piccola capacità. Inoltre, poiché la capacità del convertitore di frequenza generale va da pochi KVA a quasi 100 KVA e la capacità non è molto grande, è difficile rendere accettabili per gli utenti le prestazioni in termini di costi. Questo metodo viene utilizzato solo in occasioni speciali) e convertitori di frequenza con capacità particolarmente elevate.
Indipendentemente dalla soluzione termica adottata, il suo consumo energetico deve essere determinato in base alla capacità del convertitore di frequenza e devono essere selezionati ventilatori e radiatori appropriati per ottenere un eccellente rapporto costi-benefici. Allo stesso tempo, i fattori ambientali utilizzati dal convertitore di frequenza devono essere pienamente presi in considerazione. In considerazione dell'ambiente ostile, è necessario adottare misure adeguate per garantire il funzionamento normale e affidabile del convertitore di frequenza. Dal punto di vista del convertitore di frequenza stesso, l'influenza di fattori avversi dovrebbe essere evitata per quanto possibile per garantire il funzionamento affidabile del convertitore di frequenza.
