هنگام استفاده از دیودها در اینورترها چه مسائل اتلاف حرارت را باید در نظر گرفت؟

一، طراحی بهینه سازی مسیر اتلاف گرما

1. بهینه سازی طراحی حرارتی PCB
گسترش فویل مس: افزایش سطح فویل مس آند/کاتد (مانند ارتقاء از 1 اونس به 2 اونس) می تواند مقاومت حرارتی را تا 30 درصد کاهش دهد. به عنوان مثال، با ترتیب دادن ویزهای اتلاف گرما (قطر 0.5 میلی متر، فاصله 1 میلی متر) در اطراف پدهای دیود، گرما را می توان به لایه زیرین PCB هدایت کرد و راندمان اتلاف گرما را تا 25٪ بهبود بخشید.
جداسازی طرح: برای جلوگیری از جفت شدن حرارتی بین دیودهای برق و مدارهای کنترل، توصیه می شود فاصله ای بیشتر یا مساوی 5 میلی متر داشته باشید. به دلیل فاصله ناکافی بین ماسفت ها و دیودها در یک اینورتر ماشین خاص، دمای تراشه کنترل از حد استاندارد فراتر رفت و باعث اقدامات حفاظتی نادرست شد.
2. انتخاب روش اتلاف حرارت
اتلاف گرمای خنک کننده هوا: مناسب برای سناریوهایی با چگالی توان<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 ℃.
اتلاف گرمای خنک کننده مایع: هنگامی که چگالی توان بیشتر از 10W/cm³ باشد، سیستم خنک کننده مایع می تواند دمای محل اتصال را تا 40 درجه کاهش دهد. پس از استفاده از ماژول های خنک شونده مایع، طول عمر دیودها در یک مرکز داده UPS از 8 سال به 15 سال افزایش یافته است.
مواد تغییر فاز (PCM): در یک فضای محدود، PCM می تواند شوک حرارتی آنی را جذب کند. آزمایشات نشان داده است که تعبیه PCM در یک اینورتر 5 کیلوواتی، دامنه نوسانات دمای دیود را تا 60 درصد کاهش می دهد.
2، اقدامات کلیدی در عمل مهندسی
1. معیارهای انتخاب دستگاه
ولتاژ و حاشیه جریان: ولتاژ نامی دیود باید بزرگتر یا مساوی 1.5 برابر حداکثر ولتاژ سیستم باشد و جریان نامی باید بزرگتر یا مساوی 2 برابر جریان متوسط ​​باشد. به عنوان مثال، در یک سیستم فتوولتائیک 1000 ولت، یک دیود مقاوم در برابر ولتاژ 1200 ولت باید انتخاب شود.
ویژگی های VF کم و IR کم: دستگاه هایی با 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. زمان واقعی نظارت بر دمای
ترمیستور NTC: تعبیه شده با NTC در داخل بسته دیود، می تواند دمای محل اتصال را در زمان واقعی نظارت کند. یک اینورتر فتوولتائیک خاص به صورت دینامیکی فرکانس سوئیچینگ را از طریق بازخورد NTC تنظیم می کند و محدوده نوسان دمای محل اتصال دیود را از 15 ± درجه به 5 ± درجه کاهش می دهد.
تصویربرداری حرارتی مادون قرمز: تشخیص مادون قرمز منظم برای شناسایی نقاط داغ محلی استفاده می شود. در طول تعمیر و نگهداری مبدل نیروی باد، مشخص شد که لحیم کاری دیود مجازی بوده و باعث افزایش دمای محلی تا 80 درجه می شود. پس از تعمیر، راندمان سیستم به 98.5٪ بازگردانده شد.
3. کاهش استراتژی استفاده
توان خروجی را با توجه به دمای محیط تنظیم کنید:

محیط 40 درجه: استفاده با کاهش 5 درصدی امتیاز.
محیط 60 درجه: استفاده با کاهش 20 درصدی امتیاز.
یک نیروگاه فتوولتائیک بیابانی یک استراتژی کاهش نرخ را اجرا کرد و نرخ شکست دیود را از 0.8٪ در سال به 0.2٪ در سال کاهش داد.