Comment dissiper la chaleur pour les convertisseurs de fréquence à forte charge ?

Introduction

A convertisseur de fréquence (Variable Frequency Drive, VFD) est un dispositif avancé de contrôle de l'énergie qui utilise la technologie de conversion de fréquence et la microélectronique pour contrôler la puissance du moteur à courant alternatif en ajustant la fréquence de l'alimentation électrique.

Ces dispositifs sont constitués de composants tels que des redresseurs (CA à CC), des filtres, des onduleurs (CC à CA), des unités de freinage, des unités d'entraînement, des unités de détection et des unités de microprocesseurs. En utilisant la commutation IGBT interne, un VFD à inverseur ajuste la tension et la fréquence de sortie, fournissant au moteur la puissance nécessaire pour économiser de l'énergie et contrôler la vitesse.

En plus de sa fonctionnalité de base, un convertisseur à fréquence variable comprend plusieurs fonctions de protection, telles que la protection contre les surintensités, les surtensions et les surcharges. Cependant, les charges élevées et les environnements exigeants requièrent des solutions de dissipation thermique efficaces pour garantir la fiabilité et la stabilité de ces produits. variateurs de vitesse.

Précautions de sécurité pour les onduleurs de forte puissance dans des environnements à haute température

Pour assurer la sécurité des opérations de convertisseurs de fréquence à forte charge dans des environnements difficiles, suivez les précautions suivantes :

Paramètres du moniteur

Vérifier et enregistrer régulièrement les paramètres affichés sur l'interface homme-machine. Toute anomalie doit être signalée immédiatement.

Maintenir une température ambiante optimale

L'environnement de fonctionnement doit maintenir une plage de température comprise entre -5°C et 40°C. Si la température est supérieure à 40 degrés, il faut procéder à un déclassement. Pour les composants tels que les transformateurs de déphasage, la température ne doit pas dépasser 130°C.

Améliorer la ventilation en cas de températures élevées

Pendant l'été ou dans des environnements à haute température, améliorez la ventilation autour de l'onduleur. L'air doit être exempt de poussière excessive, de sel, d'acide, de gaz corrosifs ou explosifs.

Protection contre la pluie et l'humidité

Veillez à ce que l'eau de pluie ne pénètre pas dans l'onduleur, en particulier pendant les saisons pluvieuses. Utilisez des systèmes de ventilation étanches pour éviter les infiltrations d'eau.

Nettoyer régulièrement

Nettoyez les filtres de l'armoire une fois par semaine. Si l'environnement est particulièrement poussiéreux, réduisez l'intervalle de nettoyage si nécessaire.

Test de débit d'air avec du papier

Une feuille de papier A4 standard doit adhérer fermement au filtre d'entrée d'air en fonctionnement normal, ce qui indique que l'air circule correctement.

Maintenir un environnement propre

Gardez le local de l'onduleur en ordre, enlevez les débris et veillez à ce que la ventilation et l'éclairage soient corrects. Les systèmes de refroidissement tels que les climatiseurs ou les ventilateurs doivent être en bon état de fonctionnement.

Les défaillances de l'électronique de puissance sont souvent dues à une chaleur excessive, plus de 50% des défaillances thermiques étant causées par des températures dépassant les limites nominales. Par conséquent, une stratégie de dissipation de la chaleur bien conçue est essentielle pour garantir la fiabilité et des performances élevées, en particulier pour les composants suivants convertisseurs de fréquence variable pour charges lourdes qui fonctionnent souvent à des niveaux de mégawatts et génèrent une chaleur importante.

Comment calculer la dissipation thermique ?

Dissipation de la chaleur dans un entraînement à fréquence variable dépend de ses composants internes, tels que les transformateurs d'isolement, les unités de puissance, les réacteurs et les systèmes de contrôle. Les considérations suivantes sont essentielles :

Principales sources de chaleur

1. Dispositifs de puissance (par exemple, IGBT, IGCT) : S'assurer que les températures de jonction PN ne dépassent pas 125°C et que les températures du boîtier externe restent inférieures à 85°C.
2. Les armoires et unités de puissance nécessitent une dissipation thermique optimisée en raison de leur puissance thermique élevée.

Impact des variations de température

1. Des études montrent que lorsque les fluctuations de température dépassent ±20°C, le taux de défaillance des composants augmente jusqu'à 8 fois.

Exemple de calcul

1. Si un onduleur puissant fonctionne à 1 MW avec des pertes de 3%, il génère 30 kW de chaleur.
2. Utilisez cette valeur pour déterminer la capacité de refroidissement requise pour un fonctionnement durable.

Points de conception du système de refroidissement

Une dissipation efficace de la chaleur nécessite une combinaison de matériaux, de conception de systèmes et de stratégies de refroidissement :

Composants haute performance

Sélectionnez des composants ayant une résistance élevée à la chaleur et une stabilité thermique pour supporter des températures élevées.

Dispositifs à faible consommation d'énergie

Utiliser des IGBT à faibles pertes et d'autres dispositifs efficaces pour minimiser la production de chaleur interne. Optimiser la conception des circuits pour réduire les éléments chauffants et ajuster les fréquences de commutation.

Méthodes de refroidissement

1. Refroidissement par air pulsé: Utiliser des ventilateurs pour accélérer le flux d'air et dissiper la chaleur des composants.
2. Refroidissement par liquide: Utiliser le refroidissement liquide pour les mégawatts variateurs de vitesseIl permet de transférer efficacement la chaleur vers les radiateurs extérieurs.

Optimisation thermique

Abaisser les températures ambiantes en utilisant des climatiseurs ou des systèmes de refroidissement industriels pour améliorer la dissipation de la chaleur.

En mettant en œuvre ces stratégies, les opérateurs peuvent s'assurer que convertisseur de fréquence fonctionne de manière fiable et efficace, même dans des conditions difficiles.