光伏逆變器散熱外殼燙手的改進處理

 
      光伏逆變器散熱外殼燙手可以從選材和工藝方麵來著手處理,從選材方麵來說銀導熱性較好,銅、金次之,然後是鋁,而散熱器通常用鋁來製作主要因為:相較於金、銀、銅而言,鋁的重量輕、價格便宜而且耐腐蝕、利用加工設備可以製成各種複雜的形狀,能滿足電子電力行業對電子散熱器的諸多要求,因此被認為是製作散熱器的較佳材料。

      逆變器中的元器件都有其額定工作溫度,如果逆變器外殼散熱性能差,隨著逆變器持續工作,元器件的熱量傳遞不到外界,其溫度就會越來越高。溫度過高會降低元器件性能和壽命,為了保持逆變器內部元器件工作溫度在額定溫度範圍內,保證其效能和使用壽命,就需要導熱材料把逆變器內部熱量傳遞出來,
從熱傳導角度來講,逆變器內外溫度越均衡,即內部發熱元器件和散熱器、外殼溫度越接近,其熱能傳導性越好。如果逆變器外冷內熱,意味著逆變器散熱性能不優。這就類似保溫杯與普通水杯的關係:

      眾所周知裝有相同溫度熱水的杯子,普通杯比保溫杯散熱快,杯壁也比保溫杯杯壁燙。這是因為保溫杯內外壁之間為真空,無導熱介質,因此外壁溫度低,內部熱量散不出去,達到保溫效果;普通熱處理循環風機杯的杯壁為單層,能較好的傳遞內部熱量,因此外壁發燙但降溫比保溫杯更快。
逆變器的散熱原理與單層杯散熱原理類似,能將逆變器內部元器件的熱量快速地傳遞出來,達到迅速降低逆變器內部元器件溫度的目的,逆變器提高工作和使用壽命。
    
    由上可知良好的散熱性能對於逆變器十分重要,下麵就具體講解逆變器發熱和散熱的基本原理。
逆變器散熱和散熱設計
1、電路中,有源元器件隻要通上電流就會有熱量產生。逆變器中主要發熱器件有:開關管(IGBT、MOSfet)、磁芯元件(電感、變壓器)等。因此,為了保證元器件能在額定溫度下工作,係統的散熱能力非常重要。
2、逆變器工作時發熱是不可避免的,例如一台5kW的逆變器,一般係統發熱功率大約是逆變器總功率的1.5-2.5%,其熱損耗約為75-125W。因此係統散熱降溫十分重要,針對小型戶用係統,業界通常使用自然散熱方式。
3、要使得散熱性能優異,可以由以下幾點實現:
①散熱麵積越大效果越好
例如5kW逆變器發熱功率為125W,按照60℃時自然冷卻可承擔最大熱流密度為0.05W/cm2算散熱麵積至少約為0.25m2,為了保證體積不變,增大散熱器表麵積,散熱器表麵采用多散熱齒加褶皺設計,這樣就使散熱器與空氣接觸麵積增大,有利於快速散熱。

工藝改進處理
1.散熱器的褶皺設計
2.外殼-散熱器緊密對接結構
3.散熱器與外殼接觸區域
4.整體式外殼和非整體式外殼
逆變器外殼為鋁合金,具有良好的導熱性。采用整體式外殼結構,散熱器與外殼通過較大麵積直接緊密連結,元器件的熱量能通過散熱器直接傳遞到鋁合金外殼上,形成了器件→散熱器→外殼→空氣的散熱路徑。
另外,元器件的熱量又能通過逆變器內部空氣傳導到外殼,再經過外殼發散到外部空氣中。形成了器件→內部空氣→外殼→外部空氣的又一條散熱路徑。
采用非整體式外殼,殼體和散熱器之間需要兩次連接,接觸不緊密。因此,參與散熱的隻有散熱器和一小部分中間殼體,上部殼體不參與散熱,使整體散熱性能大幅降低。
從上麵可以看出,采用整體式外殼結構,散熱器與外殼直接緊密連結,讓鋁合金外殼通過兩條路徑參與散熱,因為更多參與散熱,所以逆變器外殼溫度相對較高,這一現象的好處在於——外殼良好的導熱性,把逆變器內部熱量通過殼體更快的傳遞出來,從而降低了逆變器內部溫度和元器件溫度,從而保證了元器件和逆變器更長的使用壽命。

電感外置設計
電感外置的結構設計可以將將發熱器件功率電感外置,降低機箱內溫度。電感獨立高效散熱。
四、逆變器外殼發熱和燙手原因
1、為了更好、更快地降低元器件溫度,保證元器件更長的使用壽命,采用整體式外殼與插片散熱器緊密接觸的設計,使外殼成為係統散熱的重要組成部分,散熱性能加強,外殼溫度較高,這屬於逆變器工作的正常現象。
2、體感溫度:人體的體感溫度在36℃左右,會有溫熱感;在45℃左右會有燙熱感;在50℃左右長時間接觸會有燙疼感;在60℃時長時間接觸會形成燙傷。
因為逆變器散熱的需要和工作環境(戶外陽光直射)的特殊性,安規標準規定逆變器外殼溫度不能超過70℃,夏天外部環境溫度為40℃時,外殼溫度一般在55℃~60℃之間,因此人觸碰到逆變器外殼時就會有發燙的感覺。
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