高出力周波数変換器の熱冷却

周波数変換器は、商用および産業用モーターに電力と制御を提供し、設計とアプリケーション環境に応じて熱的に保護する必要があります。 周波数変換器の主な利点は、柔軟な制御、安定した起動とシャットダウンのパフォーマンス、および可変負荷で動作する遠心ファンとポンプによってもたらされる大幅なエネルギー節約です。

ほとんどの周波数変換器とその付属品の効率は、4％向上するだけでなく、電子システムでも2％向上します。 ただし、高出力周波数変換器の電力変換量が大きいため、効率の低下が少なくても、数キロワットから数十キロワットの廃熱が発生します。 私たちはこれらの熱を放散しようとしなければなりません。

1.開封または封印：

オープン空冷キャビネットでは、これらの熱を簡単に取り除くことができます。 しかし、過酷な環境では、フィルターファン冷却や直接空気流を使用して冷却することは不可能であり、シェルの熱管理は設計プロセスの重要な部分になっています。 研究戦略は、過酷な環境で中出力および高出力の密閉シェルを効率的、受動的、および経済的に冷却する周波数変換器にとって非常に重要です。

オープンエアフローキャビネットは、周囲の空気をキャビネット内に循環させ、ハイパワーモジュールを直接かつ効果的に冷却することができます。 密閉されたエンクロージャーは、外気がキャビネットに入ることを許可しませんが、キャビネット内の空気を使用して電子製品を冷却し、熱交換器を介して熱を周囲の空気に排出します。 どちらのキャビネットも低電力システムに適しています。 ただし、多くの高出力インバータキャビネットでは、消費電力レベルが空冷よりも高くなっています。 低電力コンポーネントは通常、空気の流れによって直接冷却されますが、高電力コンポーネントは、施設の冷却水、蒸気圧縮システム、またはポンプ液体システムによって直接または間接的に冷却されます。

2.熱サイフォン冷却：

ループ熱サイフォン（LTS）は、重力駆動の2相冷却装置です。 それらの動作モードはヒートパイプの動作モードに似ています。 作動油が閉サイクルで蒸発および凝縮する限り、所定の距離内で熱を伝達することができます。 ヒートパイプと比較して、ループ熱サイフォンの主な利点は、導電性作動油を使用し、高電力を効率的かつリモートで送信できることです。 有効液体冷却剤、蒸気圧縮、またはポンプ式二相冷却システムと比較して、ループ熱サイフォンには可動部品がなく、信頼性が高くなっています。 ループ熱サイフォンは、キャビネット内のパワーエレクトロニクス機器からキャビネットの外部環境に高出力の廃熱を転送するのに非常に適しています。

3.密閉型シェル熱交換器：

ループ熱サイフォンと密閉型熱交換器の組み合わせでは、ループ熱サイフォンのコールドプレートに高出力絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）または集積ゲート転流サイリスタ（IGCT）が取り付けられています。 その10kWの負荷と熱負荷は、ループ熱サイフォンを介して外部キャビネットの空気に放散されます。 すべての二次電子部品は、約1kWの廃熱を排出できる密閉型ガスガス熱交換器によって冷却されます。 密閉型シェルクーラーは、パワーエレクトロニクスキャビネット内の低電力および分散コンポーネントによって生成された熱を放出し、外気中の汚染物質がこれらのコンポーネントと相互作用するのを防ぐことができます。 2つの冷却ソリューションの組み合わせにより、過酷な作業環境で必要とされる密閉シェル内の高出力モーターコントローラーを確実に冷却できます。

4.液体冷却：

液体冷却は、工業用液体冷却の一般的な方法です。 周波数変換器の機器では、小容量の周波数変換器で使用するとコストが高く、体積が大きいため、この方法が放熱に使用されることはめったにありません。 さらに、一般的な周波数変換器の容量は数KVAからほぼ100 KVAであり、容量はそれほど大きくないため、コストパフォーマンスをユーザーに受け入れられるようにすることは困難です。 この方法は、特別な場合にのみ使用されます）、特に大容量の周波数変換器。

どのサーマルソリューションを採用する場合でも、その消費電力は周波数変換器の容量に応じて決定し、優れたコストパフォーマンスを実現するために適切なファンとラジエーターを選択する必要があります。 同時に、周波数変換器が使用する環境要因を十分に考慮する必要があります。 過酷な環境を考慮して、周波数変換器の正常で信頼性の高い動作を保証するために、対応する対策を講じる必要があります。 周波数変換器自体の観点から、周波数変換器の信頼性の高い動作を保証するために、悪影響の影響を可能な限り回避する必要があります。