การระบายความร้อนด้วยความร้อนของเครื่องแปลงความถี่กำลังสูง

ตัวแปลงความถี่ให้กำลังและการควบคุมสำหรับมอเตอร์เชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม และต้องได้รับการป้องกันทางความร้อนตามการออกแบบและสภาพแวดล้อมการใช้งาน ข้อได้เปรียบหลักของตัวแปลงความถี่คือการควบคุมที่ยืดหยุ่น ประสิทธิภาพการเริ่มทำงานและการปิดระบบที่เสถียร และการประหยัดพลังงานอย่างมากจากพัดลมแบบแรงเหวี่ยงและปั๊มที่ทำงานภายใต้โหลดแบบแปรผัน

ประสิทธิภาพของตัวแปลงความถี่และอุปกรณ์เสริมส่วนใหญ่ไม่เพียงเพิ่มขึ้น 4 เปอร์เซ็นต์ แต่ยังเพิ่มขึ้น 2 เปอร์เซ็นต์ในระบบอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการแปลงพลังงานขนาดใหญ่ในตัวแปลงความถี่กำลังสูง แม้ว่าการสูญเสียประสิทธิภาพจะต่ำ แต่ก็จะนำไปสู่การสร้างความร้อนทิ้งจากหลายกิโลวัตต์เป็นหลายสิบกิโลวัตต์ เราต้องพยายามกระจายความร้อนเหล่านี้

1. เปิดหรือปิดผนึก:

ในตู้แบบเปิดโล่งที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ จะถอดความร้อนออกได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เป็นไปไม่ได้ที่จะใช้พัดลมกรองอากาศเย็นหรือการไหลของอากาศโดยตรงเพื่อทำให้เย็นลง และการจัดการความร้อนของเปลือกได้กลายเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการออกแบบ กลยุทธ์การวิจัยมีความสำคัญมากสำหรับตัวแปลงความถี่ที่ทำให้เปลือกปิดผนึกกำลังแรงปานกลางและกำลังสูงเย็นตัวลงอย่างมีประสิทธิภาพ เฉื่อย และประหยัดในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ตู้ระบายอากาศแบบเปิดสามารถปล่อยให้อากาศแวดล้อมไหลเวียนผ่านตู้และทำให้โมดูลพลังงานสูงเย็นลงโดยตรงและมีประสิทธิภาพ ตู้ที่ปิดสนิทไม่อนุญาตให้อากาศภายนอกเข้าไปในตู้ แต่ใช้อากาศในตู้เพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เย็นลงและส่งออกความร้อนไปยังอากาศแวดล้อมผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ตู้ทั้งสองตู้เหมาะสำหรับระบบพลังงานต่ำ อย่างไรก็ตาม สำหรับตู้อินเวอร์เตอร์กำลังสูงหลายๆ ตู้ ระดับการใช้พลังงานจะสูงกว่าระดับการระบายความร้อนด้วยอากาศ ส่วนประกอบที่ใช้พลังงานต่ำโดยทั่วไปจะระบายความร้อนโดยตรงด้วยการไหลของอากาศ ในขณะที่ส่วนประกอบที่มีกำลังสูงกว่าจะถูกระบายความร้อนโดยตรงหรือโดยอ้อมด้วยน้ำหล่อเย็นของโรงงาน ระบบอัดไอน้ำ หรือระบบของเหลวที่สูบ

2. การระบายความร้อนด้วยเทอร์โมไซฟอน:

Loop thermosyphon (LTS) เป็นอุปกรณ์ทำความเย็นแบบสองเฟสที่ขับเคลื่อนด้วยแรงโน้มถ่วง โหมดการทำงานคล้ายกับท่อความร้อน ตราบใดที่สารทำงานระเหยและควบแน่นในวงจรปิด ก็สามารถถ่ายเทความร้อนได้ภายในระยะทางที่กำหนด เมื่อเทียบกับท่อความร้อน ข้อได้เปรียบหลักของเทอร์โมไซฟอนแบบวนรอบคือสามารถใช้ของเหลวทำงานที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและส่งพลังงานสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพและจากระยะไกล เมื่อเทียบกับระบบหล่อเย็นของเหลวแบบแอคทีฟ การอัดไอน้ำ หรือระบบทำความเย็นแบบสองเฟสแบบปั๊ม เทอร์โมไซฟอนแบบวนรอบไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและมีความน่าเชื่อถือสูงกว่า เทอร์โมไซฟอนแบบวงแหวนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายเทความร้อนเหลือทิ้งกำลังสูงจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังในตู้ไปยังสภาพแวดล้อมภายนอกของตู้

3. ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกปิดผนึก:

ในการผสมผสานระหว่างเทอร์โมไซฟอนแบบวนซ้ำและตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปิดผนึก ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์แบบหุ้มฉนวนกำลังแรงสูง (IGBT) หรือไทริสเตอร์แบบเปลี่ยนเกตแบบบูรณาการ (IGCT) ได้รับการติดตั้งบนแผ่นระบายความร้อนของเทอร์โมไซฟอนแบบลูป โหลด 10kW บวกภาระความร้อนจะกระจายไปในอากาศของตู้ภายนอกผ่านเทอร์โมไซฟอนแบบวนซ้ำ ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์รองทั้งหมดถูกทำให้เย็นโดยตัวแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างก๊าซและก๊าซ ซึ่งสามารถส่งออกความร้อนเหลือทิ้งได้ประมาณ 1 กิโลวัตต์ เครื่องทำความเย็นเปลือกแบบปิดผนึกสามารถระบายความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบที่ใช้พลังงานต่ำและกระจายในตู้อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และป้องกันไม่ให้สารมลพิษในอากาศภายนอกมีปฏิสัมพันธ์กับส่วนประกอบเหล่านี้ การผสมผสานระหว่างโซลูชันการระบายความร้อนทั้งสองแบบสามารถทำให้ตัวควบคุมมอเตอร์กำลังสูงเย็นลงในเปลือกที่ปิดสนิทซึ่งจำเป็นสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงได้อย่างน่าเชื่อถือ

4. การระบายความร้อนด้วยของเหลว:

การระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นวิธีทั่วไปในการทำความเย็นด้วยของเหลวในอุตสาหกรรม สำหรับอุปกรณ์ของตัวแปลงความถี่ วิธีนี้มักไม่ค่อยใช้สำหรับการกระจายความร้อน เนื่องจากมีต้นทุนสูงและปริมาณมากเมื่อใช้ในตัวแปลงความถี่ความจุขนาดเล็ก นอกจากนี้ เนื่องจากความจุของตัวแปลงความถี่ทั่วไปมีตั้งแต่ไม่กี่ KVA ถึงเกือบ 100 KVA และความจุไม่ใหญ่มาก จึงทำให้ประสิทธิภาพด้านต้นทุนเป็นที่ยอมรับของผู้ใช้ได้ยาก วิธีนี้ใช้ในโอกาสพิเศษเท่านั้น) และตัวแปลงความถี่ที่มีความจุสูงเป็นพิเศษ

ไม่ว่าจะใช้วิธีการระบายความร้อนแบบใด การสิ้นเปลืองพลังงานจะถูกกำหนดตามความจุของตัวแปลงความถี่ และจะต้องเลือกพัดลมและหม้อน้ำที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่ดีเยี่ยม ในเวลาเดียวกัน ต้องคำนึงถึงปัจจัยแวดล้อมที่ใช้โดยเครื่องแปลงความถี่ด้วย ในมุมมองของสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ต้องใช้มาตรการที่สอดคล้องกันเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องแปลงความถี่ทำงานปกติและเชื่อถือได้ จากมุมมองของตัวแปลงความถี่เอง ควรหลีกเลี่ยงอิทธิพลของปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้ของตัวแปลงความถี่