Modi di raffreddamento 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 loro progettazione e all'ambiente di applicazione. I principali vantaggi del convertitore di frequenza sono il controllo flessibile, le prestazioni stabili di avvio e arresto e il significativo risparmio energetico apportato dai ventilatori centrifughi e dalle pompe che funzionano a carico variabile.
L'efficienza della maggior parte dei convertitori di frequenza e dei loro accessori non solo aumenta del 4%, ma 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 aperto raffreddato ad aria, è facile rimuovere questo calore. Tuttavia, in ambienti difficili, è impossibile utilizzare il raffreddamento con ventola con filtro o il flusso d'aria diretto per raffreddare e la gestione del calore dell'involucro 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 contenuta 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 vengono generalmente raffreddati direttamente dal flusso d'aria, mentre i componenti a potenza maggiore vengono raffreddati direttamente o indirettamente dall'acqua di raffreddamento dell'impianto, dal sistema di compressione del vapore o dal sistema del liquido pompato.
2. Raffreddamento a termosifone:
Il termosifone ad anello (LTS) è un dispositivo di raffreddamento bifase azionato dalla gravità. La loro modalità di funzionamento è simile a quella dei tubi termici. Finché il fluido di lavoro evapora e condensa in un ciclo chiuso, può trasferire calore entro una determinata distanza. Rispetto al tubo termico, il vantaggio principale del termosifone ad anello è che può utilizzare un fluido di lavoro conduttivo e trasmettere elevata potenza in modo efficiente e da remoto. Rispetto al refrigerante liquido attivo, alla compressione del vapore o al sistema di raffreddamento bifase con pompa, 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 mantello sigillato:
Nella combinazione di termosifone ad anello e scambiatore di calore sigillato, sulla piastra fredda del termosifone ad anello è installato un transistor bipolare con gate isolato (IGBT) ad alta potenza o un tiristore commutato con gate integrato (IGCT). Il suo carico di 10 kW più il carico termico viene dissipato nell'aria dell'armadio esterno tramite un 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 distribuiti e a basso consumo nell'armadio dell'elettronica di potenza e impedire agli inquinanti presenti 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 difficile ambiente di lavoro.
4. Raffreddamento a liquido:
Il raffreddamento a liquido è un modo comune di raffreddamento a liquido industriale. Per le apparecchiature del convertitore di frequenza, questo metodo viene utilizzato raramente per la dissipazione del calore a causa del suo costo elevato e del grande volume se utilizzato in convertitori di frequenza di piccola capacità. Inoltre, poiché la capacità del convertitore di frequenza generale varia da pochi KVA a quasi 100 KVA e la capacità non è molto ampia, è difficile rendere il rapporto costo/prestazioni accettabile per gli utenti. Questo metodo viene utilizzato solo in occasioni speciali) e convertitori di frequenza con capacità particolarmente elevata.
Indipendentemente dalla soluzione termica adottata, il suo consumo energetico sarà determinato in base alla capacità del convertitore di frequenza e dovranno essere selezionati ventilatori e radiatori adeguati per ottenere un eccellente rapporto costo-prestazioni. Allo stesso tempo, si dovrà tenere pienamente conto dei fattori ambientali utilizzati dal convertitore di frequenza. In considerazione dell'ambiente difficile, 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 il più possibile per garantire il funzionamento affidabile del convertitore di frequenza.
