Resfriamento térmico do conversor de frequência de alta potência

Os conversores de frequência fornecem energia e controle para motores comerciais e industriais e devem ser protegidos termicamente de acordo com seu projeto e ambiente de aplicação. As principais vantagens do conversor de frequência são controle flexível, desempenho estável de inicialização e desligamento e economia de energia significativa proporcionada por ventiladores centrífugos e bombas operando sob carga variável.

A eficiência da maioria dos conversores de frequência e seus acessórios não é apenas aumentada em 4%, mas também aumentada em 2% no sistema eletrônico. No entanto, devido à grande conversão de energia no conversor de frequência de alta potência, mesmo que a perda de eficiência seja baixa, levará à geração de calor residual de vários quilowatts a dezenas de quilowatts. Devemos tentar dissipar esse calor.

1. Aberto ou selado:

Em um gabinete refrigerado a ar aberto, é fácil remover esse calor. No entanto, no ambiente hostil, é impossível usar o resfriamento do ventilador do filtro ou fluxo de ar direto para resfriar, e o gerenciamento de calor do invólucro tornou-se uma parte importante do processo de design. A estratégia de pesquisa é muito importante para o conversor de frequência que resfria o invólucro selado de média e alta potência de forma eficiente, passiva e econômica no ambiente hostil.

O gabinete de fluxo de ar aberto pode deixar o ar ambiente circular pelo gabinete e resfriar direta e efetivamente o módulo de alta potência. O gabinete selado não permite que o ar externo entre no gabinete, mas usa o ar no gabinete para resfriar os produtos eletrônicos e exportar o calor para o ar ambiente através do trocador de calor. Ambos os gabinetes são adequados para sistemas de baixa potência. No entanto, para muitos gabinetes de inversores de alta potência, o nível de consumo de energia é maior que o do resfriamento a ar. Os componentes de baixa potência geralmente são resfriados diretamente pelo fluxo de ar, enquanto os componentes de maior potência são resfriados direta ou indiretamente pela água de resfriamento da instalação, sistema de compressão de vapor ou sistema de líquido bombeado.

2. Resfriamento por termossifão:

O termossifão de loop (LTS) é um dispositivo de resfriamento bifásico acionado por gravidade. Seu modo de trabalho é semelhante ao do tubo de calor. Desde que o fluido de trabalho evapore e condense em um ciclo fechado, ele pode transferir calor dentro de uma determinada distância. Comparado com o tubo de calor, a principal vantagem do termossifão de loop é que ele pode usar fluido de trabalho condutor e transmitir alta potência de forma eficiente e remota. Comparado com o líquido refrigerante ativo, compressão de vapor ou sistema de resfriamento bifásico bombeado, o termossifão de loop não possui partes móveis e possui maior confiabilidade. O termossifão de loop é muito adequado para transferir calor residual de alta potência do equipamento eletrônico de potência no gabinete para o ambiente externo do gabinete.

3. Trocador de calor de casco selado:

Na combinação de termossifão de loop e trocador de calor selado, transistor bipolar de porta isolada de alta potência (IGBT) ou tiristor comutado de porta integrada (IGCT) é instalado na placa fria do termossifão de loop. Sua carga de 10kW mais a carga de calor é dissipada no ar do gabinete externo através do termossifão de loop. Todos os componentes eletrônicos secundários são resfriados por trocador de calor gás-gás selado, que pode exportar calor residual de cerca de 1 kW. O resfriador de invólucro selado pode descarregar o calor gerado pelos componentes de baixa potência e distribuídos no gabinete da eletrônica de potência e evitar que os poluentes do ar externo interajam com esses componentes. A combinação das duas soluções de resfriamento pode resfriar de forma confiável o controlador de motor de alta potência na carcaça selada exigida pelo ambiente de trabalho hostil.

4. Resfriamento a líquido:

O resfriamento líquido é uma forma comum de resfriamento líquido industrial. Para os equipamentos de conversores de frequência, este método raramente é utilizado para dissipação de calor devido ao seu alto custo e grande volume quando utilizado em conversores de frequência de pequena capacidade. Além disso, como a capacidade do conversor de frequência geral é de alguns KVA a quase 100 KVA e a capacidade não é muito grande, é difícil tornar o desempenho de custo aceitável para os usuários. Este método é usado apenas em ocasiões especiais) e conversores de frequência com capacidade particularmente grande.

Não importa qual solução térmica seja adotada, seu consumo de energia deve ser determinado de acordo com a capacidade do conversor de frequência, e ventiladores e radiadores apropriados devem ser selecionados para obter excelente desempenho de custo. Ao mesmo tempo, os fatores ambientais usados ​​pelo conversor de frequência devem ser totalmente levados em consideração. Em vista do ambiente hostil, as medidas correspondentes devem ser tomadas para garantir a operação normal e confiável do conversor de frequência. Da perspectiva do próprio conversor de frequência, a influência de fatores adversos deve ser evitada tanto quanto possível para garantir a operação confiável do conversor de frequência.