Moyens de refroidissement du convertisseur de fréquence haute puissance
Les convertisseurs de fréquence fournissent l'alimentation et le contrôle des moteurs commerciaux et industriels et doivent être protégés thermiquement en fonction de leur conception et de leur environnement d'application. Les principaux avantages du variateur de fréquence sont un contrôle flexible, des performances de démarrage et d'arrêt stables et des économies d'énergie significatives apportées par les ventilateurs et pompes centrifuges fonctionnant sous charge variable.
L'efficacité de la plupart des convertisseurs de fréquence et de leurs accessoires est non seulement augmentée de 4 pour cent, mais également de 2 pour cent dans le système électronique. Cependant, en raison de la conversion de puissance importante dans le convertisseur de fréquence haute puissance, même si la perte d'efficacité est faible, cela entraînera la génération de chaleur perdue de plusieurs kilowatts à des dizaines de kilowatts. Il faut essayer de dissiper ces chaleurs.
1. Ouvert ou scellé :
Dans une armoire refroidie à l’air libre, il est facile d’évacuer cette chaleur. Cependant, dans un environnement difficile, il est impossible d'utiliser un refroidissement par ventilateur à filtre ou un flux d'air direct pour refroidir, et la gestion thermique de la coque est devenue une partie importante du processus de conception. La stratégie de recherche est très importante pour le convertisseur de fréquence qui refroidit efficacement, passivement et économiquement la coque scellée de moyenne et haute puissance dans un environnement difficile.
L'armoire à flux d'air ouvert peut laisser l'air ambiant circuler à travers l'armoire et refroidir directement et efficacement le module haute puissance. Le boîtier scellé ne permet pas à l'air extérieur d'entrer dans l'armoire, mais utilise l'air de l'armoire pour refroidir les produits électroniques et exporter la chaleur vers l'air ambiant via l'échangeur de chaleur. Les deux armoires conviennent aux systèmes à faible consommation. Cependant, pour de nombreuses armoires d'onduleurs haute puissance, le niveau de consommation électrique est supérieur à celui du refroidissement par air. Les composants de faible puissance sont généralement refroidis directement par le flux d'air, tandis que les composants de puissance plus élevée sont refroidis directement ou indirectement par l'eau de refroidissement de l'installation, un système de compression de vapeur ou un système de liquide pompé.
2. Refroidissement par thermosiphon :
Le thermosiphon à boucle (LTS) est un dispositif de refroidissement biphasé entraîné par gravité. Leur mode de fonctionnement est similaire à celui des caloducs. Tant que le fluide de travail s'évapore et se condense dans un cycle fermé, il peut transférer de la chaleur sur une distance donnée. Par rapport au caloduc, le principal avantage du thermosiphon à boucle est qu'il peut utiliser un fluide de travail conducteur et transmettre une puissance élevée de manière efficace et à distance. Comparé au système de refroidissement liquide actif, à compression de vapeur ou à pompage biphasé, le thermosiphon en boucle n'a pas de pièces mobiles et a une plus grande fiabilité. Le thermosiphon à boucle est très approprié pour transférer la chaleur résiduelle de haute puissance de l'équipement électronique de puissance de l'armoire vers l'environnement externe de l'armoire.
3. Échangeur de chaleur à coque scellée :
Dans la combinaison d'un thermosiphon à boucle et d'un échangeur de chaleur scellé, un transistor bipolaire à grille isolée de haute puissance (IGBT) ou un thyristor à commutation de grille intégré (IGCT) est installé sur la plaque froide du thermosiphon à boucle. Sa charge de 10 kW plus la charge thermique est dissipée dans l'air de l'armoire externe via un thermosiphon en boucle. Tous les composants électroniques secondaires sont refroidis par un échangeur de chaleur gaz-gaz scellé, qui peut exporter une chaleur résiduelle d'environ 1 kW. Le refroidisseur à coque scellée peut évacuer la chaleur générée par les composants de faible puissance et distribués dans l'armoire électronique de puissance et empêcher les polluants présents dans l'air extérieur d'interagir avec ces composants. La combinaison des deux solutions de refroidissement peut refroidir de manière fiable le contrôleur de moteur haute puissance dans la coque étanche requise par l'environnement de travail difficile.
4. Refroidissement liquide :
Le refroidissement liquide est un moyen courant de refroidissement liquide industriel. Pour l'équipement du convertisseur de fréquence, cette méthode est rarement utilisée pour la dissipation thermique en raison de son coût élevé et de son volume important lorsqu'elle est utilisée dans un convertisseur de fréquence de petite capacité. De plus, étant donné que la capacité du convertisseur de fréquence général est de quelques KVA à près de 100 KVA et que la capacité n'est pas très grande, il est difficile de rendre le rapport coût/performance acceptable pour les utilisateurs. Cette méthode n'est utilisée que lors d'occasions spéciales) et avec des convertisseurs de fréquence de capacité particulièrement importante.
Quelle que soit la solution thermique adoptée, sa consommation électrique doit être déterminée en fonction de la capacité du convertisseur de fréquence, et des ventilateurs et radiateurs appropriés doivent être sélectionnés pour obtenir d'excellentes performances en termes de coût. Dans le même temps, les facteurs environnementaux utilisés par le variateur de fréquence doivent être pleinement pris en compte. Compte tenu de l'environnement difficile, des mesures correspondantes doivent être prises pour garantir le fonctionnement normal et fiable du variateur de fréquence. Du point de vue du variateur de fréquence lui-même, l'influence de facteurs défavorables doit être évitée autant que possible pour garantir le fonctionnement fiable du variateur de fréquence.
