高出力周波数コンバータの冷却方法

周波数コンバータは商用および産業用モーターに電力と制御を提供するため、その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、安定した起動および停止性能、変動負荷下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アクセサリの効率は 4% 向上するだけでなく、電子システムでも 2% 向上します。 しかし、高出力周波数変換器では大きな電力変換を行うため、効率損失が低くても数kWから数十kWの廃熱が発生します。 私たちはこれらの熱を放散するように努めなければなりません。

1. 開封または密封:

開放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による冷却や直接空気流による冷却は不可能であり、シェルの熱管理が設計プロセスの重要な部分となっています。 研究戦略は、過酷な環境において中出力および高出力の密閉シェルを効率的、受動的かつ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により、周囲の空気がキャビネット内を循環し、高出力モジュールを直接かつ効果的に冷却できます。 密閉された筐体は外部の空気がキャビネットに入るのを防ぎますが、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ー キャビネットでは、消費電力レベルは空冷の消費電力レベルよりも高くなります。 低出力コンポーネントは一般に空気流によって直接冷却されますが、高出力コンポーネントは施設冷却水、蒸気圧縮システム、または液体ポンプ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 サーモサイフォン (LTS) は、重力駆動の二相冷却装置です。 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。 作動流体が閉じた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できます。 ヒートパイプと比較したループ熱サイフォンの主な利点は、導電性作動流体を使用し、高電力を効率的かつ遠隔から伝達できることです。 アクティブ液体冷媒、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、信頼性が高くなります。 ループサーモサイフォンは、キャビネット内のパワーエレクトロニクス機器からの高出力廃熱をキャビネットの外部環境に伝達するのに非常に適しています。

3. 密閉シェル熱交換器:

ループ サーモサイフォンと密閉型熱交換器を組み合わせると、高出力の絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) または統合ゲート整流サイリスタ (IGCT) がループ サーモサイフォンのコールド プレートに取り付けられます。 10kW の負荷と熱負荷は、ループ熱サイフォンを通じて外部キャビネットの空気中に放散されます。 すべての二次電子コンポーネントは、約 1 kW の廃熱を排出できる密閉されたガス-ガス熱交換器によって冷却されます。 密閉シェルクーラーは、パワーエレクトロニクスキャビネット内の低電力コンポーネントや分散コンポーネントによって発生する熱を放出し、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ぎます。 2 つの冷却ソリューションを組み合わせることで、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、この方法は小容量の周波数変換器に使用するとコストが高く体積が大きくなるため、放熱目的で使用されることはほとんどありません。 また、一般的な周波数変換器の容量は数KVAから100KVA近くとそれほど大きくないため、ユーザーが満足できるコストパフォーマンスにすることが難しい。 この方法は特別な場合にのみ使用されます）および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、周波数変換器の能力に応じて消費電力を決定し、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、周波数変換器で使用される環境要因も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かつ信頼性の高い動作を保証するために、対応する措置を講じる必要があります。 周波数変換器自体の観点からは、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。