Recherche sur les performances de dissipation thermique du convertisseur d'énergie éolienne IGBT
Les convertisseurs d’énergie éolienne sont sujets à des phénomènes de températures extrêmement élevées et basses et l’espace d’installation est extrêmement limité. Comment dissiper la chaleur des modules IGBT haute fréquence et courant élevé dans un espace limité est devenu la clé de la conception de dissipation thermique des convertisseurs d'énergie éolienne. À l'heure actuelle, les méthodes de dissipation thermique appliquées aux modules IGBT des convertisseurs d'énergie éolienne comprennent principalement le refroidissement par air forcé et le refroidissement par eau. Afin que le module IGBT fonctionne normalement, il doit être conçu pour dissiper la chaleur afin de garantir que la température de fonctionnement du module IGBT se situe dans la température de jonction maximale autorisée.
En vue de répondre aux exigences de dissipation thermique des modules IGBT utilisant un refroidissement par air forcé, une méthode pratique de calcul des pertes est introduite. Les résultats du calcul des pertes IGBT dans différentes conditions de travail sont remplacés dans le logiciel flotherm, et les modèles de simulation thermique des radiateurs ordinaires et des radiateurs à caloducs sont utilisés pour les deux. La simulation et l'analyse comparative des différents radiateurs ont été effectuées. Ensuite, les performances de dissipation thermique des deux radiateurs du produit convertisseur sont calculées par le réseau de résistance thermique équivalent de deux modules parallèles. En remplaçant la valeur ci-dessus dans la formule (6), K/W est obtenu. En fonction de la résistance thermique calculée du radiateur, sélectionnez le radiateur correspondant.
La forme des dissipateurs thermiques comprend généralement un radiateur ordinaire, un dissipateur thermique refroidi par eau et un dissipateur thermique à caloduc. Le conduit d'air des modules IGBT triphasés côté machine du convertisseur ou côté réseau A, B, C assure une dissipation thermique centralisée. Pour les conceptions de dissipateurs thermiques à air pulsé, il existe plusieurs façons de réduire la résistance thermique du dissipateur thermique. De nombreux chercheurs chinois ont étudié l'influence de paramètres tels que la hauteur, l'épaisseur et la densité des ailettes du radiateur sur la résistance thermique des radiateurs, et ne les répéteront pas ici. Une autre méthode couramment utilisée en ingénierie pour améliorer considérablement la capacité de dissipation thermique du radiateur consiste à intégrer des caloducs dans le substrat du radiateur, mais le problème est que le coût augmente. Ici, le côté machine et le côté réseau du convertisseur adoptent la méthode SVPWM. Dans l'expérience, le NTC intégré interne est utilisé pour collecter les données d'augmentation de température du module, et la température de jonction peut être calculée par la formule suivante : à partir des données expérimentales du radiateur, on peut voir que lorsque le courant est faible , la consommation d'énergie totale est faible et la différence de performances de dissipation thermique entre les deux radiateurs n'est pas grande. À 450 A, l'augmentation de température du module IGBT varie d'environ 10 pieds.
L'analyse de simulation a été réalisée à condition que la vitesse du vent à l'entrée d'air du module soit de 7 m/s et que le courant du module soit de 100 A à 500 A. Le tableau 1 montre les données de comparaison de la température de jonction de la puce expérimentale du radiateur à caloduc et de la température de jonction de la puce simulée. On peut voir que les données expérimentales sont en bon accord avec les résultats de simulation et que le logiciel de simulation peut simuler avec précision la température de jonction de la puce.
b est la comparaison des résultats de simulation de la température de jonction des puces dans des conditions de vitesse de vent variables, avec le même courant de module et la même perte de module. On peut constater que plus la vitesse du vent augmente, plus la température de jonction des copeaux diminue. Dans des conditions de courant élevé, plus la vitesse du vent est élevée, plus la température des copeaux diminue considérablement.
Analyse des données de simulation Courant/A Température de jonction de la puce expérimentale/t Température de jonction de la puce de simulation erreur/(a) Élévation de la température du module Expérience expérimentale et forme d'onde de simulation 5 Conclusions Une méthode pratique de calcul de la perte du module IGBT est présentée ici pour la méthode des convertisseurs d'énergie éolienne, et importer les résultats du calcul des pertes dans le logiciel Flothem. Grâce à la comparaison de l'analyse de simulation et des données de tests expérimentaux, la différence dans les performances de dissipation thermique des deux radiateurs a été comparée et analysée, et l'exactitude du calcul théorique et du modèle de simulation a été vérifiée. Dans le même temps, la courbe de simulation des performances de dissipation thermique du radiateur dans des conditions de volume d'air variable est donnée, ce qui constitue une référence importante pour la sélection du radiateur IGBT du convertisseur d'énergie éolienne.
