بررسی آنالیز حرارتی و طراحی چیدمان مطلوب المان های اینورتر

دستیابی به مزایایی همچون قابلیت کنترل بهتر توان انتقالی، افزایش توان و کوچک سازی تجهیزات الکترونیک قدرت، بدون توسعه روش های مدیریت حرارتی شامل طراحی اجزاء داخلی و سیستم خنک ساز مناسب امکان پذیر نمی باشد. در این پایا ن نامه، شبیه سازی سه بعدی انتقال حرارت از یک نمونه تجهیز الکترونیک قدرت و سیستم خنک ساز آن پیاده سازی می شود. تجهیز یک اینورتر سه فاز توان بالا ساخت شرکت سمیکرن می باشد. عامل محدود کننده طراحی سیستم انتقال حرارت، بالا بودن دمای ماکزیمم تراشه های igbt می باشند. تلفات توان تراشه های igbt و دیود موجود در اینورتر با شبیه سازی در نرم افزار متلب و اطلاعات فنی ارائه شده از طرف شرکت سازنده به دقت محاسبه می شود. دمای عملکردی مطلوب igbt ها بایستی زیر ͦc 125 باشد. یکی از اهداف اصلی، کاهش دمای ماکزیمم تجهیز با طراحی دقیق چیدمان منابع حرارتی می باشد. دو نوع سیستم خنک ساز هوا و مایع پیاده سازی می شوند. سیستم خنک ساز هوا یک هیت سینک دارای پره مستقیم مستطیلی با مقطع عرضی یکنواخت است که از طریق همرفت هوا خنک می شود. پارامترهای هندسی مورد بررسی تعداد، ارتفاع و ضخامت پره ها و نیز ضخامت پایه هیت سینک می باشند. در فرایند طراحی صفحات سرد سایز کانال، طراحی مسیر عبوری سیال، دما و سرعت سیال با در نظر گرفتن شرایط دمای عملکردی تجهیز و ضریب انتقال حرارت همرفت بررسی می شوند. مدل حرارتی اینورتر و سیستم خنک ساز آن در نرم افزار کامسول بر اساس روش اجزاء محدود پیاده سازی می شود. صحت مدل سازی حرارتی و توان اتلافی محاسبه شده، توسط نرم افزار تجاری شرکت سازنده، سمیسل، تأیید می گردند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که طراحی دقیق چیدمان باعث کاهش چشمگیر دمای ماکزیمم تراشه ها می شود. همچنین با طراحی مناسب ابعاد هندسی هیت سینک می توان بدون تغییر حجم مواد مصرفی نسبت به هیت سینک اولیه در ضریب انتقال حرارت یکسان، بازده را به طور محسوسی افزایش داد.