Nuovo inverter energetico
Il dissipatore di calore del nuovo inverter energetico è molto importante, poiché svolge un ruolo cruciale nel garantire l'elevata temperatura e il funzionamento stabile del chip, prolungandone anche la durata e migliorando l'efficienza della generazione di energia.
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Nuova gestione termica dell'inverter energetico:
La necessità della dissipazione del calore
Durante il funzionamento di un inverter fotovoltaico di nuova generazione, i dispositivi di potenza generano inevitabilmente una notevole quantità di calore. Prendiamo ad esempio un comune inverter centralizzato: i moduli IGBT al suo interno rilasciano una notevole quantità di energia termica quando funzionano a pieno carico. Se questo calore non viene dissipato tempestivamente, causerà un forte aumento della temperatura interna dell'inverter. Studi hanno dimostrato che per ogni aumento di 10 °C della temperatura interna dell'inverter, la durata dei componenti elettronici si riduce di circa il 50% e ciò comporta anche una diminuzione dell'efficienza di conversione, compromettendo seriamente le prestazioni e la stabilità complessive del sistema di generazione di energia fotovoltaica. Pertanto, un'efficiente dissipazione del calore è di vitale importanza per garantire il funzionamento affidabile dell'inverter fotovoltaico, prolungarne la durata e migliorare l'efficienza della generazione di energia.
La funzione del dissipatore di calore
Come componente principale del sistema di dissipazione del calore dell'inverter fotovoltaico, il dissipatore termico Walmate garantisce un'efficiente dissipazione del calore principalmente in due modi: aumentando l'area di dissipazione e favorendo il trasferimento di calore. Prendiamo ad esempio il dissipatore di calore con alette Skived in lega di alluminio: la sua esclusiva struttura ad alette aumenta notevolmente l'area di contatto con l'aria, consentendo un trasferimento più rapido del calore all'aria circostante. Allo stesso tempo, il dissipatore viene solitamente utilizzato in combinazione con grasso siliconico termoconduttivo, che può riempire i piccoli spazi tra i dispositivi di potenza e il dissipatore, riducendo efficacemente la resistenza termica e migliorando ulteriormente l'effetto di trasferimento del calore, garantendo che il calore generato dall'inverter possa essere dissipato rapidamente ed efficientemente.
Tipi di dissipatori di calore
Dissipatori di calore a raffreddamento naturale:
I dissipatori di calore a raffreddamento naturale non dipendono da alcuna alimentazione esterna e dissipano il calore solo per convezione naturale e irraggiamento. Generalmente realizzati con tecnologia di pressofusione, presentano una struttura molto semplice, un costo contenuto e un funzionamento silenzioso, il che li rende adatti per inverter di stringa con potenza relativamente ridotta (generalmente inferiore a 20 kW) e requisiti di dissipazione del calore relativamente bassi. In alcuni piccoli progetti di generazione di energia fotovoltaica distribuita, il dissipatore di calore a raffreddamento naturale può soddisfare i requisiti di dissipazione del calore dell'inverter e, poiché non richiede un consumo energetico aggiuntivo, offre un elevato rapporto costo-prestazioni.
Dissipatori di calore con raffreddamento ad aria forzata:
I dissipatori di calore a raffreddamento forzato forzano il flusso d'aria attraverso dispositivi come le ventole per dissipare il calore. La loro efficienza di dissipazione del calore è significativamente superiore a quella dei dissipatori a raffreddamento naturale ed è adatta per inverter di potenza relativamente elevata (generalmente superiore a 25 kW). Negli inverter fotovoltaici centralizzati con una potenza compresa tra 100 kW e 1 MW, il raffreddamento ad aria forzata è un metodo comune di dissipazione del calore. Tuttavia, il raffreddamento ad aria forzata presenta anche alcuni svantaggi. Ad esempio, la ventola genera rumore durante il funzionamento e richiede un certo consumo di energia elettrica. Allo stesso tempo, è probabile che la polvere penetri nel dispositivo, il che potrebbe comprometterne il normale funzionamento.
Attualmente, a causa della pressione sui costi lato cliente, molte soluzioni sono destinate ad applicazioni con inverter di piccole dimensioni e ad alta potenza, il che aumenta notevolmente la richiesta di prestazioni di dissipazione del calore dei dissipatori. Pertanto, lo schema di progettazione di Walmate Thermal prevede l'aumento del tubo di calore nella parte inferiore del dissipatore di calore con alette skived a parità di volume e dimensioni del radiatore, ottenendo una rapida conduzione del calore e migliorando notevolmente la conduzione e le prestazioni di dissipazione del calore del dissipatore a tubo di calore per unità di tempo.
Punti chiave per la selezione dei dissipatori di calore
-Corrispondenza di potenza:
Selezionare un dissipatore di calore appropriato in base alla potenza dell'inverter. In generale, maggiore è la potenza, maggiore è il calore generato e maggiore è la capacità di dissipazione del calore richiesta. Per gli inverter di piccola potenza, è possibile scegliere dissipatori di calore a raffreddamento naturale; mentre per gli inverter di alta potenza, sono necessari dissipatori a raffreddamento ad aria forzata o a liquido per garantire l'effetto di dissipazione del calore.
-Adattabilità ambientale:
Considerare l'ambiente di utilizzo dell'inverter, come temperatura, umidità, polvere e altri fattori. In ambienti ad alta temperatura, umidità o polvere, è necessario selezionare dissipatori di calore con buone prestazioni di protezione per evitare che si corrodano o ostruiscano, compromettendo l'effetto di dissipazione del calore. Anche il trattamento superficiale del dissipatore di calore è molto importante, solitamente mediante verniciatura a polvere o anodizzazione. Ad esempio, nelle centrali fotovoltaiche in aree desertiche, a causa dell'elevata quantità di sabbia e polvere, è necessario selezionare un dissipatore di calore a raffreddamento ad aria forzata con un elevato livello di protezione e dotato di un efficace dispositivo antipolvere. Allo stesso tempo, è necessario prestare attenzione anche alla spaziatura tra le alette nel design del dissipatore di calore per evitare che la polvere ostruisca le prese d'aria.
Partendo dal presupposto di soddisfare i requisiti di dissipazione del calore, è necessario considerare attentamente il costo del dissipatore di calore. I costi dei diversi tipi di dissipatori di calore variano notevolmente. Il dissipatore di calore a raffreddamento naturale ha il costo più basso, mentre quello a raffreddamento liquido ha il costo più elevato. È necessario selezionare il dissipatore di calore con il miglior rapporto costo-prestazioni in base al budget del progetto e alle esigenze effettive.
Applicazione di nuove tecnologie
Tecnologia di dissipazione del calore tramite tubi di calore:
Il tubo di calore (heat pipe) è un elemento di trasferimento di calore estremamente innovativo, che si distingue per la sua straordinaria conduttività termica. Il suo principio di funzionamento si basa sul processo di evaporazione e condensazione del liquido interno all'interno di un tubo a vuoto completamente sigillato. Sfruttando principi fluidodinamici come la capillarità, il tubo di calore può raggiungere un rapido trasferimento di calore, consentendo così un'efficiente dissipazione del calore e gestendo facilmente le sfide di dissipazione del calore in diversi scenari ad alta generazione di calore.
I dissipatori di calore a tubo di calore offrono notevoli vantaggi. Non solo presentano un'elevatissima conduttività termica ed eccellenti caratteristiche isotermiche, garantendo una distribuzione uniforme del calore ed evitando il surriscaldamento locale, ma consentono anche di regolare in modo flessibile le aree di trasferimento del calore, sia all'estremità calda che a quella fredda, in base alle effettive esigenze. Inoltre, hanno la capacità di trasferire il calore su lunghe distanze, superando i limiti spaziali per il trasferimento termico, e possono anche controllare con precisione la temperatura. Che si tratti di dispositivi elettronici, macchinari industriali o del settore aerospaziale, possono diventare una soluzione ideale per la dissipazione del calore grazie a queste caratteristiche.
Tecnologia di simulazione della dissipazione del calore:
Walmate Thermal utilizza il software di simulazione Ansys per fornire ai clienti simulazioni altamente realistiche delle condizioni termiche all'interno dei sistemi inverter. Durante la fase di progettazione, questo software avanzato ci consente di prevedere con precisione i valori di temperatura di esercizio di ciascun componente, offrendo preziose informazioni sul comportamento termico del sistema.
Analizzando meticolosamente i risultati delle simulazioni, possiamo identificare e correggere tempestivamente eventuali configurazioni strutturali non irragionevoli nell'inverter. Questo approccio proattivo riduce significativamente il ciclo di progettazione e ricerca e sviluppo, riducendo efficacemente i costi associati ai processi di prova ed errore. Inoltre, aumenta il tasso di successo al primo tentativo del prodotto, garantendo ai nostri clienti soluzioni inverter affidabili e di alta qualità che soddisfano i loro requisiti di gestione termica fin dall'inizio.
