光伏逆變器的散熱，了解一下？不燙手的密碼
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發(fā)布日期：2018-05-25
核心提示：
在關(guān)注逆變器整體性能時(shí)，光伏人關(guān)注最多的往往是轉化效率、最大直流電壓、交流輸出功率、防護等級等一系列慣常的問(wèn)題。而逆
在關(guān)注逆變器整體性能時(shí)，光伏人關(guān)注最多的往往是轉化效率、最大直流電壓、交流輸出功率、防護等級等一系列慣常的問(wèn)題。而逆變器的散熱是光伏人容易忽視的問(wèn)題，而散熱恰恰是需要重點(diǎn)關(guān)注的，為什么這么說(shuō)，請您朝下文看。
一、逆變器為什么要散熱
1、逆變器中的元器件都有額定的工作溫度，如果逆變器散熱性能比較差，當逆變器持續工作時(shí)，元器件的熱量一直在腔體內部匯集，其溫度會(huì )越來(lái)越高。溫度過(guò)高會(huì )降低元器件性能和壽命，機器容易出現故障。
2、逆變器工作時(shí)發(fā)熱，產(chǎn)生功率損耗是無(wú)法避免的，例如5kW的一臺的逆變器，其系統熱損耗約為75-125W，影響發(fā)電量。需要通過(guò)優(yōu)化的散熱設計，可以降低散熱損耗。
二、逆變器散熱的幾種方式
目前，逆變器的散熱技術(shù)包括自然冷卻、強制風(fēng)冷、液冷等。主要應用形式為自然冷卻和強制風(fēng)冷。
1、自然散熱：自然散熱是指不使用任何外部輔助能量，讓局部發(fā)熱器件向周?chē)h(huán)境散熱，從而實(shí)現溫度控制，自然散熱適用于對溫度控制要求不高的低功耗器件。
2、強制風(fēng)冷：強制散熱的冷卻方法主要是借助于風(fēng)扇，從而將器件散發(fā)出的熱量帶走的一種方法。目前，散熱器的材料主要是用鋁或銅。
三、怎樣給逆變器選擇合適的散熱方式
一般情況下，電子器件允許的工作溫升在40-60℃之間。在溫升60℃的情況下，自然冷卻最大能夠承擔0.05W/cm2的熱流密度。而當熱流密度大于0.05W/cm2時(shí)，強制風(fēng)冷散熱方式，在經(jīng)濟和性能層面上，是一種很好的選擇。如果熱流密度繼續增大時(shí)，則需要液冷等其他散熱方法。
所以：幾MW的風(fēng)能變流器，一般都選擇液冷的散熱方式；在100KW-1MW的集中型光伏逆變器，一般都采用強制風(fēng)冷；當功率小于20KW的組串式逆變器，采用自然冷卻性?xún)r(jià)比最佳。當大于25KW時(shí)，強制風(fēng)冷是較經(jīng)濟的方式。
我們用固德威50KW的逆變器和其他家50KW的逆變器進(jìn)行了對比，其中固德威50KW的逆變器采用強制風(fēng)冷，其他廠(chǎng)家采用自然散熱，得出的對比如下：
從上表的測試數據可以得出采用強制風(fēng)冷的散熱方式要比自然散熱的散熱方式低10度。固德威在研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，根據散熱的需求、損耗、性?xún)r(jià)比等方面最終確定具體的散熱方式（自然散熱或強制風(fēng)冷）。
四、逆變器散熱設計
散熱面積越大效果越好
比如5kW逆變器發(fā)熱功率大約是125W，依照60℃時(shí)自然冷卻需承擔的最大熱流密度0.05W/cm2，來(lái)計算散熱面積為0.25m2。為了逆變器體積不變，固德威采用褶皺設計和多散熱齒，增大空氣和散熱器的接觸面積，從而更好更快的散熱。
整體風(fēng)道設計
風(fēng)道設計的基本原則如下：
· 出口風(fēng)道保證熱氣流能順利排出。
· 盡量擴大穿過(guò)散熱器熱齒間的空氣流速和流量；
· 減少風(fēng)道風(fēng)阻
電感外置設計
如上圖所示，可以將電感進(jìn)行外置，電感獨立進(jìn)行散熱，降低機腔體的溫度。
五、最新的散熱技術(shù)
隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，逆變器在散熱方面獲得了很大的發(fā)展：
分腔管理：逆變器中最易受溫度影響的器件是運放，傳感器、電解電容等，電感、電纜、功率開(kāi)關(guān)管等比較耐高溫，可以通過(guò)分腔的方法隔開(kāi)發(fā)熱的元器件，將發(fā)熱器件功率，比如電感放在逆變器的外面，降低機箱內溫度。同時(shí)可以采用整體式外殼結構，散熱器與外殼直接緊密相結，讓鋁合金外殼通過(guò)兩條路徑來(lái)進(jìn)行散熱，從而達到降低元器件溫度和逆變器內部溫度的效果，保證了元器件和逆變器更長(cháng)的使用壽命。
散熱的仿真技術(shù)：利用仿真軟件可較真實(shí)地模擬系統的熱狀況，在設計過(guò)程中就能預測到各元器件的工作溫度值，這樣就可糾正不合理的逆變器結構布局，從而縮短設計的研發(fā)周期，降低成本，提高產(chǎn)品的一次成功率。
新的散熱材料的應用：譬如鋼制散熱器、鋁合金散熱器、銅制散熱器、銅鋁復合散熱器、鋼鋁復合散熱器、不銹鋼散熱器等。
新型熱管散熱技術(shù)：熱管是一種具有極高導熱性能的新型傳熱元件，它通過(guò)在全封閉真空管內的液體的蒸發(fā)與凝結來(lái)傳遞熱量，它利用毛吸作用等流體原理，起到良好的制冷效果。具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、溫度可控制等特點(diǎn)。
六、總結
從上文可以看出，散熱不僅關(guān)系到逆變器的性能和壽命，同時(shí)還關(guān)系到用戶(hù)的發(fā)電量。在評估逆變器的性能時(shí)，其是不可忽視的重要一環(huán)，固德威的逆變器在散熱方面采用優(yōu)良的散熱設計，保證逆變器的低損耗和長(cháng)使用壽命。其中17KW以下采用自然散熱的方式，17KW以上包含17KW采用強制風(fēng)冷的散熱方式，采用NMB或者三洋的風(fēng)扇，防護等級IP68，希望對您有用，以上有不全面的地方，歡迎客戶(hù)在評論區留言，分享您的觀(guān)點(diǎn)。