מבוא לפיזור החום של ממירים פוטו-וולטאיים
מהפך פוטו-וולטאי:
התפוקה הישירה של אנרגיה סולארית היא בעיקר 12VDC, 24VDC, 48VDC. יש לממש את ההמרה האפקטיבית של הספק DC שנוצר על ידי המערכת למתח AC, כדי לתת מספיק כוח למכשירי 220VAC, כך שהבחירה העיקרית היא מהפך DC-AC. תפקידו העיקרי של המהפך הוא לממש את ההמרה האפקטיבית של זרם ישר לזרם חילופין. גם תאים סולאריים וגם סוללות אחסון הם מקורות מתח DC, כך שברגע שהעומס מכיל מתח AC, המהפך הופך לחלק הכרחי.
בעיות פיזור חום של ממירים פוטו-וולטאיים
לפי הסטטיסטיקה, בכל פעם שהטמפרטורה של רכיבים אלקטרוניים עולה ב-2 ℃, האמינות יורדת ב-10%, עליית הטמפרטורה היא 50 ℃, וחיי השירות הם רק 1/6 מזה ב-25 ℃. לכן, יש לפזר את הרכיבים האלקטרוניים ביעילות על מנת להבטיח את פעולתם האמינה של המכשירים. ניתן לראות כי בעיית פיזור החום הפכה יותר ויותר לגורם חשוב המשפיע על התפתחות הטכנולוגיה האלקטרונית, במיוחד עבור תעשיית האלקטרוניקה הכוחנית.
מרכיבי פיזור החום העיקריים של המהפך הם ה-IGBT והמשרן, במיוחד מרכיב הליבה של המהפך-IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), אשר יוצר חום רב במהלך הפעולה, שהוא כ-1~1.5% מהדירוג. כּוֹחַ. הוא מתפזר ב-IGBT ומומר לחום. חלק זה של החום יחמם את הקובייה של מכשיר החשמל ויגביר את טמפרטורת הצומת. אם לא ניתן לשחרר את החום הזה בזמן ואפקטיבי, זה ישפיע על ביצועי המכשיר, ובכך יקטין את אמינות עבודת המערכת' ואף יפגע במכשיר. טמפרטורת הפעולה המותרת של IGBT היא בדרך כלל נמוכה מ-125~150 מעלות צלזיוס, ולכן יש להשתמש באמצעים יעילים לפיזור חום לסביבה. כיום, השיטה הנפוצה עבור ממירים עם הספק נמוך יותר היא התקנת ה-IGBT על רדיאטור והסתמכות על שיטות פיזור חום טבעיות לקירור.
עיצוב פיזור חום
בתכנון פיזור חום בפועל, קירור טבעי, קירור אוויר מאולץ או קירור נוזלי נבחרים בדרך כלל על פי היחס בין החום ליחידת זמן לשטח פיזור החום, כלומר, שטף החום (צפיפות זרימת החום).
מקורות חום מחולקים בדרך כלל למקורות חום מרכזיים ומקורות חום אחידים. כאשר אזור פיזור החום של מקורות חום מרכזיים כגון IGBTs מוגבל, החום נישא על ידי צינור החום ללוחית הטמפרטורה האחידה ואז מוליך אל הרדיאטור. עבור מקורות חום אחידים, כגון סוללות ליתיום, בדרך כלל לא נעשה שימוש בצינורות חום.
מידע קלט אחר צריך לכלול מידע כגון דיאגרמת המבנה של החלק, המוליכות התרמית של החלק, עוצמת החימום, טמפרטורת הסביבה ולחץ הסביבה ואיבוד החום.
לממירים פוטו-וולטאיים חיצוניים בעלי הספק נמוך יש סביבת עבודה קשה ומורכבת. הם דורשים לא רק ביצועי אוורור ופיזור חום יציבים ואמינים, אלא גם דורשים רמת הגנה טובה. בדרך כלל, רמת ההגנה נדרשת להיות מעל IP54. דרישות סותרות נותנות אילוצי עיצוב תרמיים. זה' קשה מאוד.
לבעיות כאלה, הגישה המסורתית היא להשתמש במאווררים עם רמות הגנה גבוהות (עמיד למים, אטום לאבק וכו') כדי לשפר את פיזור החום. למרות שלשיטה זו יש אפקט פיזור חום טוב, תחזוקת המאוורר היא עדיין משימה בלתי נמנעת בסביבת עבודה קשה. במידה מסוימת, זה לא רק מגדיל את העלות, אלא גם מקטין את מדד החיים של המוצר. כשיטת קירור פסיבית, לקירור הסעה טבעי יתרונות רבים כמו אמינות גבוהה, ללא תחזוקה, יציבות טובה, ללא רעש, ללא צריכת חשמל, ללא חלקים נעים וכו'. הוא מספק דרך טכנית חדשה לפתור בעיות מסוג זה.
