Rüzgar enerjisi dönüştürücü IGBT'nin ısı yayılım performansı üzerine araştırma
Rüzgar enerjisi dönüştürücüleri aşırı yüksek ve düşük sıcaklık olaylarına eğilimlidir ve kurulum alanı son derece sınırlıdır. Sınırlı bir alanda yüksek frekanslı, yüksek akımlı IGBT modülleri için ısının nasıl dağıtılacağı, rüzgar enerjisi dönüştürücülerinin ısı dağıtma tasarımının anahtarı haline geldi. Şu anda rüzgar enerjisi dönüştürücülerinin IGBT modüllerine uygulanan ısı dağıtma yöntemleri esas olarak basınçlı hava soğutmasını ve su soğutmasını içermektedir. IGBT modülünün normal şekilde çalışmasını sağlamak için, IGBT modülünün çalışma sıcaklığının izin verilen maksimum bağlantı sıcaklığı dahilinde olmasını sağlamak amacıyla ısı dağıtımı sağlayacak şekilde tasarlanması gerekir.
Cebri hava soğutması kullanan IGBT modüllerinin ısı dağılımı gereksinimlerini hedefleyerek pratik bir kayıp hesaplama yöntemi tanıtıldı. Farklı çalışma koşulları altında IGBT kaybı hesaplama sonuçları flotherm yazılımına yerleştirildi ve ikisi için sıradan radyatörlerin ve ısı borulu radyatörlerin termal simülasyon modelleri kullanıldı. Farklı radyatörlerin simülasyonu ve karşılaştırmalı analizi yapıldı. Daha sonra dönüştürücü ürününün iki radyatörünün ısı dağıtma performansı, iki paralel modülün eşdeğer ısıl direnç ağı ile hesaplanır. Yukarıdaki değerin formül (6)'da değiştirilmesiyle K/W elde edilir. Radyatörün hesaplanan termal direncine göre ilgili radyatörü seçin.
Isı emicilerin şekli genellikle sıradan bir radyatör, su soğutmalı soğutucu ve ısı borulu ısı emiciyi içerir. Dönüştürücünün makine tarafı veya ızgara tarafı A, B, C üç fazlı IGBT modüllerinin hava kanalı, merkezi ısı dağıtımını gerçekleştirir. Basınçlı hava soğutma bloğu tasarımları için, soğutma bloğunun kendi termal direncini azaltmanın birkaç yolu vardır. Çin'deki pek çok bilim insanı, radyatör kanat yüksekliği, kalınlığı ve yoğunluğu gibi parametrelerin radyatörlerin ısıl direnci üzerindeki etkisini araştırmıştır ve bunları burada tekrarlamayacağız. Radyatörün ısı dağıtma kapasitesini önemli ölçüde artırmak için mühendislikte yaygın olarak kullanılan başka bir yöntem, ısı borularını radyatör alt katmanına yerleştirmektir, ancak sorun, maliyetin artmasıdır. Burada dönüştürücünün hem makine tarafı hem de ızgara tarafı SVPWM yöntemini benimser. Deneyde, modülün sıcaklık artış verilerini toplamak için dahili entegre NTC kullanılmış ve bağlantı sıcaklığı aşağıdaki formülle hesaplanabilmektedir: Radyatörün deneysel verilerinden, akımın küçük olduğu durumlarda görülebilmektedir. Toplam güç tüketimi azdır ve iki radyatör arasındaki ısı dağılımı performansındaki fark büyük değildir. 450A'da IGBT modülünün sıcaklık artışı yaklaşık 10 feet kadar değişir.
Simülasyon analizi, modülün hava girişindeki rüzgar hızının 7 m/s ve modül akımının 100A ila 500A arasında olması şartıyla gerçekleştirilmiştir. Tablo 1, ısı borusu radyatörünün deneysel çipinin bağlantı sıcaklığı ile simüle edilen çipin bağlantı sıcaklığının karşılaştırma verilerini göstermektedir. Deneysel verilerin simülasyon sonuçlarıyla iyi bir uyum içinde olduğu ve simülasyon yazılımının çipin bağlantı sıcaklığını doğru bir şekilde simüle edebildiği görülebilir.
b, aynı modül akımı ve aynı modül kaybı altında değişken rüzgar hızı koşulları altında çip bağlantı sıcaklığının simülasyon sonuçlarının karşılaştırılmasıdır. Rüzgar hızı arttıkça talaş bağlantı sıcaklığının azaldığı görülmektedir. Yüksek akım koşullarında, rüzgar hızı ne kadar yüksek olursa, talaş sıcaklığı düşüşü de o kadar büyük olur.
Simülasyon veri analizi Akım/A Deneysel çip bağlantı noktası sıcaklığı/t Simülasyon çip bağlantı noktası sıcaklığı yeniden hata/(a) Modül sıcaklığı artışı Deneysel deney ve simülasyon dalga biçimi 5 Sonuçlar IGBT modül kaybını hesaplamak için pratik bir yöntem burada rüzgar enerjisi dönüştürücüler yöntemi için tanıtılmaktadır ve Kayıp hesaplama sonuçlarını Flothem yazılımına aktarın. Simülasyon analizi ve deneysel test verilerinin karşılaştırılması yoluyla, iki radyatörün ısı yayılım performansındaki fark karşılaştırılıp analiz edildi ve teorik hesaplama ile simülasyon modelinin doğruluğu doğrulandı. Aynı zamanda, rüzgar enerjisi dönüştürücüsünün IGBT radyatörünün seçimi için önemli bir referans sağlayan, değişken hava hacmi koşullarında radyatörün ısı yayılım performansı simülasyon eğrisi verilmiştir.
