Những vấn đề tản nhiệt nào cần được quan tâm khi sử dụng điốt trong biến tần?

一, Thiết kế tối ưu đường dẫn tản nhiệt

1. Tối ưu hóa thiết kế nhiệt PCB
Mở rộng lá đồng: Tăng diện tích lá đồng cực dương/cực âm (chẳng hạn như nâng cấp từ 1oz lên 2oz) có thể giảm 30% khả năng chịu nhiệt. Ví dụ, bằng cách bố trí các lỗ tản nhiệt (đường kính 0,5mm, khoảng cách 1mm) xung quanh các miếng diode, nhiệt có thể được dẫn đến lớp dưới cùng của PCB, cải thiện hiệu suất tản nhiệt lên 25%.
Cách ly bố cục: Để tránh hiện tượng ghép nhiệt giữa điốt nguồn và mạch điều khiển, nên có khoảng cách Lớn hơn hoặc bằng 5mm. Do khoảng cách giữa MOSFET và điốt trong một bộ biến tần ô tô không đủ, nhiệt độ của chip điều khiển vượt quá tiêu chuẩn, gây ra các hành động bảo vệ sai.
2. Lựa chọn phương pháp tản nhiệt
Tản nhiệt làm mát bằng không khí: phù hợp với các tình huống có mật độ năng lượng<5W/cm ³, requiring control of airflow velocity ≥ 2m/s. For example, a 10kW household energy storage inverter uses an axial fan to control the diode junction temperature within 110 ℃.
Tản nhiệt làm mát bằng chất lỏng: Khi mật độ công suất lớn hơn 10W/cm³, hệ thống làm mát bằng chất lỏng có thể giảm nhiệt độ điểm nối xuống 40 độ. Sau khi áp dụng các mô-đun làm mát bằng chất lỏng, tuổi thọ của điốt trong UPS của trung tâm dữ liệu đã được kéo dài từ 8 năm lên 15 năm.
Vật liệu chuyển pha (PCM): Trong không gian hạn chế, PCM có thể hấp thụ sốc nhiệt tức thời. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc nhúng PCM vào biến tần 5kW giúp giảm 60% biên độ dao động nhiệt độ của diode.
2, Các biện pháp chủ yếu trong thực hành kỹ thuật
1. Tiêu chí lựa chọn thiết bị
Biên độ điện áp và dòng điện: Điện áp định mức của diode phải lớn hơn hoặc bằng 1,5 lần điện áp hệ thống tối đa và dòng điện định mức phải lớn hơn hoặc bằng 2 lần dòng điện trung bình. Ví dụ, trong hệ thống quang điện 1000V, cần chọn một diode chịu điện áp 1200V.
Đặc tính VF thấp và IR thấp: Thiết bị có VF<0.5V (Schottky diodes) or VF<1.5V (SiC diodes) are preferred. After using STPS30H100 Schottky diode (VF=0.4V) in a certain micro inverter, the efficiency was improved by 1.2%.
2. Theo dõi nhiệt độ theo thời gian thực
Nhiệt điện trở NTC: Được nhúng NTC bên trong gói diode, nó có thể theo dõi nhiệt độ điểm nối trong thời gian thực. Một biến tần quang điện nhất định sẽ tự động điều chỉnh tần số chuyển mạch thông qua phản hồi NTC, giảm phạm vi dao động của nhiệt độ tiếp giáp diode từ ± 15 độ xuống ± 5 độ.
Chụp ảnh nhiệt hồng ngoại: Phát hiện hồng ngoại thường xuyên được sử dụng để xác định các điểm nóng cục bộ. Trong quá trình bảo trì bộ chuyển đổi năng lượng gió, người ta phát hiện ra rằng các miếng hàn diode là ảo, khiến nhiệt độ cục bộ tăng lên tới 80 độ. Sau khi sửa chữa, hiệu suất hệ thống được khôi phục lên 98,5%.
3. Giảm chiến lược sử dụng
Điều chỉnh công suất đầu ra theo nhiệt độ môi trường:

Môi trường 40 độ: sử dụng với mức giảm 5%;
Môi trường 60 độ: sử dụng với mức giảm 20%.
Một nhà máy quang điện sa mạc đã thực hiện chiến lược giảm công suất, giảm tỷ lệ hỏng diode từ 0,8%/năm xuống 0,2%/năm.