Formas de enfriamiento del convertidor de frecuencia de alta potencia
Los convertidores de frecuencia proporcionan energía y control para motores comerciales e industriales y deben protegerse térmicamente de acuerdo con su diseño y entorno de aplicación. Las principales ventajas del convertidor de frecuencia son el control flexible, el rendimiento estable de arranque y apagado y el importante ahorro de energía que aportan los ventiladores centrífugos y las bombas que funcionan con carga variable.
La eficiencia de la mayoría de los convertidores de frecuencia y sus accesorios no sólo aumenta un 4 por ciento, sino que también aumenta un 2 por ciento en el sistema electrónico. Sin embargo, debido a la gran conversión de energía en el convertidor de frecuencia de alta potencia, incluso si la pérdida de eficiencia es baja, dará lugar a la generación de calor residual desde varios kilovatios hasta decenas de kilovatios. Debemos intentar disipar este calor.
1. Abierto o sellado:
En un gabinete abierto refrigerado por aire, es fácil eliminar este calor. Sin embargo, en entornos hostiles, es imposible utilizar refrigeración por ventilador con filtro o flujo de aire directo para enfriar, y la gestión del calor de la carcasa se ha convertido en una parte importante del proceso de diseño. La estrategia de investigación es muy importante para el convertidor de frecuencia que enfría la carcasa sellada de potencia media y alta de manera eficiente, pasiva y económica en un entorno hostil.
El gabinete de flujo de aire abierto puede permitir que el aire ambiental circule a través del gabinete y enfriar directa y efectivamente el módulo de alta potencia. El gabinete sellado no permite que entre aire externo al gabinete, pero utiliza el aire del gabinete para enfriar los productos electrónicos y exportar el calor al aire ambiente a través del intercambiador de calor. Ambos gabinetes son adecuados para sistemas de baja potencia. Sin embargo, para muchos gabinetes de inversores de alta potencia, el nivel de consumo de energía es mayor que el de la refrigeración por aire. Los componentes de baja potencia generalmente se enfrían directamente mediante el flujo de aire, mientras que los componentes de mayor potencia se enfrían directa o indirectamente mediante el agua de refrigeración de la instalación, el sistema de compresión de vapor o el sistema de líquido bombeado.
2. Enfriamiento por termosifón:
El termosifón de bucle (LTS) es un dispositivo de enfriamiento de dos fases impulsado por gravedad. Su modo de funcionamiento es similar al de los heatpipes. Mientras el fluido de trabajo se evapore y se condense en un ciclo cerrado, puede transferir calor dentro de una distancia determinada. En comparación con el tubo de calor, la principal ventaja del termosifón de bucle es que puede utilizar fluido de trabajo conductor y transmitir alta potencia de manera eficiente y remota. En comparación con el refrigerante líquido activo, la compresión de vapor o el sistema de enfriamiento bifásico por bombeo, el termosifón de circuito no tiene partes móviles y tiene una mayor confiabilidad. El termosifón de bucle es muy adecuado para transferir calor residual de alta potencia desde el equipo electrónico de potencia del gabinete al ambiente externo del gabinete.
3. Intercambiador de calor de carcasa sellada:
En la combinación de termosifón de circuito e intercambiador de calor sellado, se instala un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) de alta potencia o un tiristor conmutado de puerta integrada (IGCT) en la placa fría del termosifón de circuito. Su carga de 10 kW más la carga de calor se disipa en el aire del gabinete externo a través de un termosifón de circuito. Todos los componentes electrónicos secundarios se enfrían mediante un intercambiador de calor gas-gas sellado, que puede exportar un calor residual de aproximadamente 1 kW. El refrigerador de carcasa sellada puede descargar el calor generado por los componentes distribuidos y de baja potencia en el gabinete de electrónica de potencia y evitar que los contaminantes en el aire externo interactúen con estos componentes. La combinación de las dos soluciones de refrigeración puede enfriar de forma fiable el controlador del motor de alta potencia en la carcasa sellada que requiere el duro entorno de trabajo.
4. Refrigeración líquida:
La refrigeración líquida es una forma común de refrigeración líquida industrial. Para los equipos de convertidor de frecuencia, este método rara vez se utiliza para la disipación de calor debido a su alto costo y gran volumen cuando se utiliza en convertidores de frecuencia de pequeña capacidad. Además, dado que la capacidad del convertidor de frecuencia general es de unos pocos KVA a casi 100 KVA y la capacidad no es muy grande, es difícil lograr que el rendimiento de costos sea aceptable para los usuarios. Este método sólo se utiliza en ocasiones especiales) y convertidores de frecuencia con una capacidad especialmente grande.
Independientemente de la solución térmica que se adopte, su consumo de energía se determinará de acuerdo con la capacidad del convertidor de frecuencia y se seleccionarán ventiladores y radiadores adecuados para lograr una excelente rentabilidad. Al mismo tiempo, se tendrán plenamente en cuenta los factores ambientales utilizados por el convertidor de frecuencia. En vista del duro entorno, se deben tomar las medidas correspondientes para garantizar el funcionamiento normal y fiable del convertidor de frecuencia. Desde la perspectiva del propio convertidor de frecuencia, se debe evitar en la medida de lo posible la influencia de factores adversos para garantizar el funcionamiento fiable del convertidor de frecuencia.
