電力用的電子散熱器件風(fēng)冷散熱系統(tǒng)的三個重要因素：散熱器、風(fēng)機(jī)、風(fēng)道
發(fā)布時間：2018-9-3 來源： 電子散熱器 站點：http://www.df18.com.cn |
1，風(fēng)道的作用
風(fēng)道是一條風(fēng)機(jī)作用下空氣流動的通道。其作用是迫使空氣必須在“風(fēng)道”這條通道里通過，即便前面有電子散熱器，有阻力。如沒有“風(fēng)道”，風(fēng)就會繞過阻力大的散熱器。此時，散熱器的翅片間隔中就很難進(jìn)風(fēng)。而在沒有阻力的地方會合“短路”。
因此在大功率半導(dǎo)體器件冷卻系統(tǒng)中風(fēng)道是規(guī)范空氣流動的一個十分重要措施。晶閘管和散熱器安裝在風(fēng)道內(nèi)而風(fēng)機(jī)又強(qiáng)迫空氣在風(fēng)道內(nèi)通過。其功能主要是：
(1)把空氣集中在風(fēng)道內(nèi)通過，盡可能用全部流動的空氣參與散熱器的冷卻。
(2)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量在一定的流阻情況下是一定的。風(fēng)道的截面積即為空氣流過的截面積，風(fēng)速=風(fēng)量/風(fēng)道截面積。
(3)如果風(fēng)道緊貼著散熱器的邊緣去規(guī)范空氣的流動，不留或極少留孔隙(所謂的風(fēng)短路點)，則流阻很大，空氣流量下降，風(fēng)速下降，散熱效果受到極大影響，散熱器溫升高。從實踐來看，在散熱器之間留有適當(dāng)孔隙，使孔隙處達(dá)到較大風(fēng)速。這兒又是翅片的邊緣部分，熱交換充分，溫升較低，相對來說具有較好的散熱效果。
2，電力電子裝置中大功率半導(dǎo)體器件風(fēng)冷散熱系統(tǒng)
在電力電子電器柜中大功率半導(dǎo)體器件風(fēng)冷散熱系統(tǒng)往往自成一個單元，稱為晶閘管(或Igbt)散熱單元。主要包括帶有散熱器的晶閘管(Igbt)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)道三個部分。
2.1風(fēng)冷散熱單元結(jié)構(gòu)
一般說來用風(fēng)冷來冷卻大功率半導(dǎo)體器件散熱器的結(jié)構(gòu)有：散熱器串聯(lián)吹風(fēng)式(圖一)、散熱器串聯(lián)抽風(fēng)式(圖二)、散熱器并聯(lián)吹風(fēng)式(圖三)、散熱器并聯(lián)抽風(fēng)式(圖四)四種。
(1)散熱器串聯(lián)吹風(fēng)式
從圖可看到每個風(fēng)道三個散熱器串聯(lián)安排。下面兩個風(fēng)機(jī)向上吹晶閘管散熱器，這是因為總體結(jié)構(gòu)要求導(dǎo)電銅排在上方引出。這兩個風(fēng)機(jī)各有自己的風(fēng)道(上覆蓋有機(jī)玻璃)，互不干擾。
(2)散熱器串聯(lián)抽風(fēng)式
機(jī)柜內(nèi)晶閘管散熱器串聯(lián)，機(jī)柜頂部有兩臺離心風(fēng)機(jī)抽風(fēng)。抽風(fēng)式結(jié)構(gòu)利用負(fù)壓效應(yīng)，要求風(fēng)道除進(jìn)風(fēng)口外密封好，否則風(fēng)道內(nèi)很難形成足夠的負(fù)壓，影響冷卻效率。頂部的兩臺離心風(fēng)機(jī)葉輪外一定要用板分隔開、處置好，否則葉輪抽出的高壓空氣會互相干擾，造成出風(fēng)阻力。
(3)散熱器并聯(lián)吹風(fēng)式
此電器柜由底部的離心風(fēng)機(jī)向機(jī)柜前部供風(fēng)(只一臺工作)。前門關(guān)閉后(見圖三中圖)前室形成高壓。高壓空氣從前室背部的晶閘管散熱器翅片中吹過，冷卻散熱器，到達(dá)后室(見右邊側(cè)面圖)，然后從長扁形后室風(fēng)道向上吹出。此時，盡管散熱器齒間距很窄，流阻很大，由于選擇了離心風(fēng)機(jī)的高風(fēng)壓加上散熱器短且并聯(lián)安排，使風(fēng)速和風(fēng)量都達(dá)到了要求。
(4)散熱器并聯(lián)抽風(fēng)式
風(fēng)力發(fā)電的變頻柜。一組Igbt器件散熱單元水平排開，由機(jī)柜后背的離心風(fēng)機(jī)抽風(fēng)冷卻。由于散熱器上要安裝很多零件，散熱器長度達(dá)260m，設(shè)計者用風(fēng)壓較大的離心風(fēng)機(jī)，且單個散熱器并聯(lián)的設(shè)計方案，滿足了風(fēng)速、風(fēng)量的需求。
由機(jī)柜背后風(fēng)機(jī)抽風(fēng)
2.2 結(jié)構(gòu)中風(fēng)機(jī)的安排
2.2.1 風(fēng)機(jī)的并聯(lián)
由于機(jī)柜尺寸的限制以及部件尺寸配合需要，為滿足風(fēng)量需要往往不可能采用一臺大直徑風(fēng)機(jī)，代之于兩臺或多臺小直徑風(fēng)機(jī)的并聯(lián)。圖一、圖二都是風(fēng)機(jī)并聯(lián)結(jié)構(gòu)。如是抽風(fēng)型而且風(fēng)機(jī)是同一型號，則在風(fēng)道中空氣相互干擾甚微。如是吹風(fēng)型，則兩臺風(fēng)機(jī)吹出的高壓空氣會有較大的干擾，故圖一中把它們分成兩個風(fēng)道。
3.2.2 風(fēng)機(jī)的串聯(lián)
在使用軸流風(fēng)機(jī)時，一臺風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓不夠，于是設(shè)計者設(shè)計兩臺風(fēng)機(jī)放在風(fēng)道的兩端，一吹一抽(一推一拉)，想起到兩臺風(fēng)機(jī)風(fēng)壓加倍的效果。實際上不可能。它們疊加的風(fēng)壓比一臺大些，到不了兩倍，是要打折扣的。
3.2.3 風(fēng)機(jī)調(diào)速
電力電子設(shè)備上使用的風(fēng)機(jī)基本上不存在調(diào)速問題。總希望風(fēng)機(jī)發(fā)揮最大的效能。只有試驗設(shè)備上用的風(fēng)機(jī)才要求調(diào)速。
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