Refrigeración térmica del convertidor de frecuencia de alta potencia
Los convertidores de frecuencia proporcionan potencia 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 brindan 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 solo aumenta en un 4 por ciento, sino que también aumenta en 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 de varios kilovatios a decenas de kilovatios. Debemos tratar de disipar estos calores.
1. Abierto o sellado:
En un gabinete abierto enfriado por aire, es fácil eliminar este calor. Sin embargo, en el entorno hostil, es imposible usar el enfriamiento del ventilador del filtro o el 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 media y alta potencia de manera eficiente, pasiva y económica en un entorno hostil.
El gabinete de flujo de aire abierto puede permitir que el aire ambiente circule a través del gabinete y enfríe directa y efectivamente el módulo de alta potencia. El gabinete sellado no permite que entre aire externo al gabinete, pero usa 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 más alto 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. Refrigeración por termosifón:
Loop thermosyphon (LTS) es un dispositivo de enfriamiento de dos fases accionado por gravedad. Su modo de trabajo es similar al de la tubería de calor. Siempre que el fluido de trabajo se evapore y se condense en un ciclo cerrado, puede transferir calor dentro de una distancia dada. En comparación con el tubo de calor, la principal ventaja del termosifón de bucle es que puede usar un fluido de trabajo conductivo 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 de dos fases bombeado, el termosifón de bucle 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 en el gabinete al entorno externo del gabinete.
3. Intercambiador de calor de carcasa sellada:
En la combinación de termosifón de bucle 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 bucle. Su carga de 10kW más la carga de calor se disipa en el aire del gabinete externo a través del termosifón de bucle. Todos los componentes electrónicos secundarios se enfrían mediante un intercambiador de calor gas-gas sellado, que puede exportar calor residual de aproximadamente 1 kW. El enfriador 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 de motor de alta potencia en la carcasa sellada requerida por el duro entorno de trabajo.
4. Refrigeración líquida:
La refrigeración líquida es una forma común de refrigeración líquida industrial. Para el equipo del convertidor de frecuencia, este método rara vez se usa para la disipación de calor debido a su alto costo y gran volumen cuando se usa 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 hacer que la rentabilidad sea aceptable para los usuarios. Este método solo se usa en ocasiones especiales) y convertidores de frecuencia con una capacidad particularmente 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 los ventiladores y radiadores apropiados para lograr una excelente rentabilidad. Al mismo tiempo, se tendrán plenamente en cuenta los factores ambientales utilizados por el convertidor de frecuencia. En vista de las duras condiciones ambientales, 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, la influencia de factores adversos debe evitarse en la medida de lo posible para garantizar el funcionamiento fiable del convertidor de frecuencia.
