风电水冷冷却系统的必要性
电力电子装置的正常工作不仅受到电气参数的影响,同时还受到其热学特性的限制。功率器件在工作时要消耗大量能量,这部分能量转化为热量将导致器件的温度上升,如果器件的散热问题不能得到很好地解决,将会影响到器件性能的发挥,并且还可能导致器件的损坏。因此其冷却问题是关系到装置可靠运行一个重要因素。选择适当的冷却方式,是提高设备(HVDC、SVC、SVG、变频传动、太阳能等关健部件)可靠性运行不可缺少的重要部分。
风电水冷冷却系统示意图
随着功率集成电路的发展,半导体器件的功率密度越来越高,传统的风冷散热已不能满足要求。目前常用的冷却介质包括空气、油和水3种冷却方式。空气冷却需配备风机,外形尺寸大、噪声高、容易吸入灰尘、维护困难、可靠性相对较低等缺点。
相对于空冷,液体冷却换热效率高,其热容量为空气的5000多倍,导热系数高,对于功率密度大的电力电子装置,采用液体冷却是最好的选择。但液体冷却需要利用循环水泵来保证冷却液在热源和冷源之间循环,以交换热量。
下表是功率密度600W/cm²的各种冷却方式的比较。
风电水冷冷却系统的作用
根据传热学基本原理,为器件设计一个热阻尽可能低的热流通路,使器件发出的热量尽快散热出去,从而保证器件在运行时,其内部结温始终保证在允许的结温之内。
风电水冷系统依靠水泵动力,利用液体介质循环,将热量带出,通过外冷进行散热。
风电水冷冷却系统的优点
换热效率高;
大大提高被冷却器件的容量;
噪声相对较小;
同等换热功率下,水冷装置体积小,灵活性高;
环保,不会对环境造成二次污染。