Med den løbende optimering af globale energistrukturer og fremskridt inden for vedvarende energiteknologier spiller effektelektronik en stadig mere fremtrædende rolle i systemer til vedvarende energi. Fra solcelleomformere til vindkraftgenerationsystemer,
Med den løbende optimering af globale energistrukturer og fremskridt inden for vedvarende energiteknologier spiller effektelektronik en stadig mere fremtrædende rolle i systemer til vedvarende energi. Fra solcelleomformere til vindkraftgenerationsystemer, og udvider sig til lagerkapacitetssystemer og køretøjer med vedvarende energi , er effekt elektroniske enheder næsten overalt. Dog resulterer kravene til høj effekttæthed, høj effektivitet og forlænget levetid i, at disse enheder genererer betydelige mængder varme under drift. Hvis denne varme ikke håndteres effektivt, reducerer det ikke kun enhedens effektivitet, men kompromitterer også alvorligt systemets pålidelighed og levetid. Som konsekvens heraf har design og anvendelse af kølelegemer, som er den kernekomponent i termisk styring af effekt elektroniske systemer, stor betydning for udviklingen af ny energi-industrien.
Effekt elektroniske enheder såsom IGBT'er, MOSFET'er og effektdioder genererer betydelig varme under højfrekvente, højtyværksdriftsbetingelser. Stigende temperaturer fører til øget omskiftningstab, forhøjet ledningsimpedans, accelereret aldring af halvledermaterialer og kan endda udløse termisk gennembrud. Derfor fungerer kølelegemer i effektelektroniske systemer ikke blot som passive køleanordninger, men som afgørende komponenter, der sikrer systemstabilitet, længere levetid og forbedret effektivitet. Især i ny energi-applikationer, hvor effektenheder ofte arbejder kontinuerligt under svingende omgivelsestemperaturer, påvirker kølelegemernes ydeevne pålidelig systemdrift direkte.
Fotovoltaiske invertere udgør kernen i solcelleanlæg, hvor de konverterer jævnstrøm til vekselstrøm. Effektkomponenter i invertere genererer varme under højfrekvente switchoperationer. Utilstrækkelig termisk styring kan føre til nedsat effektivitet af inverteren eller endda nedlukning. Almindelige kølingskonfigurationer omfatter extruderede aluminiumskølelegemer og væskekøleplader. Extruderede aluminiumskølelegemer forbedrer varmeafledning gennem optimerede finskonstruktioner, hvilket muliggør naturlig konvektion eller tvungen luftkøling. Væskekøleplader bruger derimod cirkulerende væsker til varmeafledning, hvilket gør dem velegnede til PV-invertere med høj effekttæthed eller i lukkede miljøer.
Opladningsstationer genererer betydelig varme under effektiv energioverførsel, hvor ydelsen af kølelegemer direkte bestemmer pålidelighed, sikkerhed og driftslevetid. Kerneeffektmoduler (som IGBT'er eller SiC MOSFET'er) medfører betydelige effekttab ved omformning af vekselstrøm fra nettet til jævnstrøm, som batteriet kræver, og afgiver denne energi som varme. Hvis denne varme ikke afledes hurtigt nok, opvarmes kernenhederne over grænsen, hvilket fører til nedsat effektivitet, svigtende ydelse eller endda permanent skade. Et effektivt termisk styringssystem er grundlæggende for at sikre, at opladningsstationer fungerer stabilt under højtemperatur- og højbelastningsforhold og kan opretholde deres nominelle effektudgang (f.eks. 120 kW, 360 kW eller højere), hvilket direkte påvirker opladningssikkerheden og brugeroplevelsen.
I øjeblikket anvender termisk styring i opladningsstationer primært to tekniske løsninger: luftkøling og væskekøling :
1. Luftkølede radiatorer med tvungen ventilation: Dette er den almindelige løsning for tidlige generationer og mellemlavt til lavt effektniveau ladestationer. Princippet består i at øge kontaktarealet mellem effektkomponenter og luft via kølefinner, hvorefter ventilatorer anvendes til tvungen konvektiv varmeudveksling. Denne metode har en enkel struktur og lavere omkostninger, men dens køleeffektivitet er begrænset, ventilatorstøjen er betydelig, og den er modtagelig over for miljøforurening med støv, hvilket gør det vanskeligt at opfylde kravene til udvikling af højere effekttæthed.
2. Væskekølet system: For højtydende hurtigladers (typisk 150 kW og derover) er væskekøling blevet den dominerende løsning. Systemet anvender væskekøleplader, der ligger tæt op ad varmeafgivende komponenter. Efter at have absorberet varmen, transporterer kølemidlet varmen til en ekstern væske-til-væske- eller væske-til-luft-varmeveksler (hovedradiator) for afkøling. Væskekøling yder betydeligt bedre end luftkøling mht. effektivitet, har et mere kompakt design, giver lukket beskyttelse af kritiske indvendige komponenter og reducerer støjen markant. I dag udvides væskekøling i ultra-hurtige laders endda til opladningspistlens kabel, hvilket sikrer både sikkerhed og letvægtsdesign ved høje strømme.
Den hurtige udvikling inden for effektelektronik og nye energisystemer stiller øgede krav til ydelsen af kølelegemer. Gennem optimeret design, omhyggelig materialevalg og intelligent styring løser kølelegemer ikke blot varmehåndteringsudfordringer effektivt, men forbedrer også systemets effektivitet, forlænger komponenters levetid og fremmer bæredygtig udvikling af ny energiteknologi. Fremadrettet vil kølelegemer med den vedvarende fremskridt inden for materialer og varmehåndteringsteknikker blive uundværlige kernekomponenter i ny energibranchen og derved yde stærk teknisk support til opnåelse af grøn energiovergang.
EN
