Изследване на характеристиките на разсейване на топлината на IGBT преобразувател на вятърна енергия

       Преобразувателите на вятърна енергия са склонни към екстремни високи и ниски температурни явления и пространството за инсталиране е изключително ограничено. Как да се разсейва топлината за високочестотни, високотокови IGBT модули в ограничено пространство се превърна в ключ към дизайна на разсейване на топлината на преобразувателите на вятърна енергия. Понастоящем методите за разсейване на топлината, прилагани към IGBT модулите на преобразувателите на вятърна енергия, включват главно принудително въздушно охлаждане и водно охлаждане. За да може IGBT модулът да работи нормално, той трябва да бъде проектиран за разсейване на топлината, за да се гарантира, че работната температура на IGBT модула е в рамките на допустимата максимална температура на свързване.
С оглед на изискванията за разсейване на топлината на IGBT модули, използващи принудително въздушно охлаждане, се въвежда практически метод за изчисляване на загубите. Резултатите от изчислението на загубата на IGBT при различни работни условия се заместват в софтуера flotherm, а моделите за термична симулация на обикновени радиатори и радиатори с топлинни тръби се използват за двете. Бяха извършени симулация и сравнителен анализ на различни радиатори. След това ефективността на разсейване на топлината на двата радиатора на преобразувателния продукт се изчислява чрез еквивалентна термична съпротивителна мрежа от два паралелни модула. Замествайки горната стойност във формула (6), се получава K/W. Въз основа на изчисленото топлинно съпротивление на радиатора, изберете съответния радиатор.
Формата на радиаторите обикновено включва обикновен радиатор, радиатор с водно охлаждане и радиатор на топлинна тръба. Въздуховодът на трифазните IGBT модули A, B, C от страната на преобразувателя или страната на мрежата провежда централизирано разсейване на топлината. За конструкции на радиатор с принудителен въздух има няколко начина за намаляване на термичното съпротивление на радиатора. Много учени в Китай са изследвали влиянието на параметри като височина, дебелина и плътност на радиаторните перки върху термичното съпротивление на радиаторите и няма да ги повтарят тук. Друг метод, който обикновено се използва в инженерството за значително подобряване на капацитета за разсейване на топлината на радиатора, е вграждането на топлинни тръби в основата на радиатора, но проблемът е, че цената се увеличава. Тук и страната на машината, и страната на мрежата на преобразувателя приемат метода SVPWM. В експеримента вътрешният интегриран NTC се използва за събиране на данни за повишаване на температурата на модула и температурата на прехода може да се изчисли по следната формула: От експерименталните данни на радиатора може да се види, че когато токът е малък , общата консумация на енергия е малка и разликата в характеристиките на разсейване на топлината между двата радиатора не е голяма. При 450A повишаването на температурата на IGBT модула варира с около 10 фута.

Симулационният анализ е извършен при условие, че скоростта на вятъра при входа на модула е 7m/s, а токът на модула е от 100A до 500A. Таблица 1 показва сравнителните данни за температурата на свързване на експерименталния чип на радиатора на топлинната тръба и температурата на свързване на симулирания чип. Може да се види, че експерименталните данни са в добро съответствие с резултатите от симулацията и софтуерът за симулация може точно да симулира температурата на свързване на чипа.
b е сравнението на резултатите от симулацията на температурата на свързване на чипа при условия на променлива скорост на вятъра при същия модулен ток и същата модулна загуба. Може да се види, че с увеличаване на скоростта на вятъра температурата на свързване на чипа намалява. При условия на силен ток, колкото по-висока е скоростта на вятъра, толкова по-голям е спадът на температурата на чипа.
Анализ на симулационни данни Ток/A Експериментална температура на преход на чип/t Симулация на температура на преход на чип re error/(a) Покачване на температурата на модула Експериментален експеримент и симулационна форма на вълната 5 Заключения Тук е въведен практически метод за изчисляване на загубата на IGBT модул за метода на преобразуватели на вятърна енергия и импортирайте резултатите от изчислението на загубите в софтуера на Flothem. Чрез сравнение на симулационен анализ и данни от експериментални тестове, разликата в характеристиките на разсейване на топлината на двата радиатора беше сравнена и анализирана и беше проверена коректността на теоретичното изчисление и симулационния модел. В същото време е дадена симулационна крива на разсейване на топлината на радиатора при условие на променлив въздушен обем, което осигурява важна справка за избора на IGBT радиатор на преобразувателя на вятърна енергия.