Med den kontinuerliga optimeringen av globala energistrukturer och framsteg inom förnybar energiteknik spelar kraftelektronik en allt mer framträdande roll inom nyenergisystem. Från solcellsinverterare till vindkraftgeneratorer ...
Med den kontinuerliga optimeringen av globala energistrukturer och framsteg inom förnybara energiteknologier spelar kraftelektronik en allt mer framträdande roll inom nya energisystem. Från från solcellsinverterare till vindkraftverkssystem och ut till energilagringssystem och elfordon , är kraftelektroniska enheter närmast överallt närvarande. Kraven på hög effekttäthet, hög verkningsgrad och förlängd livslängd innebär dock att dessa enheter genererar betydande mängder värme under drift. Om denna värme inte hanteras effektivt minskar det inte bara enheternas verkningsgrad utan komprometterar även systemets tillförlitlighet och livslängd i stor utsträckning. Därför har konstruktionen och användningen av kylkroppar, som är kärnkomponenten i värmevärdsledningssystem för kraftelektronik, stor betydelse för utvecklingen av nyenergiindustrin.
Kraftelektroniska enheter såsom IGBT:er, MOSFET:ar och effektdioder genererar betydande värme vid högfrekventa och kraftfulla driftsförhållanden. Temperaturökningar leder till ökade switchförluster, högre ledningsimpedans, snabbare åldring av halvledarmaterial och kan till och med utlösa termiskt genombrott. Därför fungerar kylflänsar i effektelektroniksystem inte bara som passiva kylinstrument, utan är avgörande komponenter för att säkerställa systemets stabilitet, förlängd livslängd och förbättrad verkningsgrad. Särskilt inom nyenergitillämpningar, där effektkomponenter ofta arbetar kontinuerligt under varierande omgivningstemperaturer, påverkar kylflänsarnas prestanda direkt tillförlitlig systemdrift.
Fotovoltaiska växelriktare utgör kärnan i solcellssystem, där de omvandlar likström till växelström. Effektelektronik i växelriktare genererar värme vid högfrekventa switchningsoperationer. Otillräcklig värmeavgift kan leda till reducerad verkningsgrad eller till och med nedstängning av växelriktaren. Vanliga kylflänskonfigurationer inkluderar extruderade aluminiumkylflänkar och vätskekylplattor. Extruderade aluminiumkylflänkar förbättrar värmeavledningen genom optimerade flänsstrukturer, vilket möjliggör naturlig konvektion eller tvångsdriven luftkylning. Vätskekylplattor däremot använder cirkulerande vätskor för att avlägsna värme, vilket gör dem lämpliga för PV-växelriktare med hög effekttäthet eller i slutna miljöer.
Laddstationer genererar betydande värme under effektiv energiöverföring, där värmesänkans prestanda direkt avgör tillförlitlighet, säkerhet och driftslivslängd. Kärnkraftsmoduler (till exempel IGBT:er eller SiC MOSFET:ar) orsakar betydande effektförluster vid omvandling av nätets växelström till likström som batteriet kräver, vilket frigör denna energi som värme. Om denna värme inte avlägsnas snabbt överhettas kärnkomponenterna, vilket leder till försämrad effektivitet, prestandanedsättning eller till och med permanent skada. Ett effektivt termiskt hanteringssystem är grundläggande för att säkerställa att laddstationer kan drivas stabilt under högtemperatur- och högbelastningsförhållanden samt upprätthålla sin märkeffekt (till exempel 120 kW, 360 kW eller högre), vilket direkt påverkar laddningssäkerheten och användarupplevelsen.
För närvarande använder laddstationskylning främst två tekniska metoder: luftkylning och vätskekylning :
1. Luftkylda radiatorer med fläkt: Detta är den vanliga lösningen för laddstationer av äldre generation samt med medium till låg effekt. Principen innebär att öka kontaktytan mellan kraftkomponenterna och luften genom kylfjäll, varefter fläktar används för tvångskonvektiv värmeväxling. Denna metod kännetecknas av enkel konstruktion och lägre kostnad, men har begränsad kyleffektivitet, hög fläktnivå och är känslig för miljödamm, vilket gör det svårt att möta kraven från utvecklingen mot högre effekttäthet.
2. Vätskekylsystem: För högpresterande snabbladdare (vanligtvis 150 kW och uppåt) har vätskekylning blivit standardmetoden. Detta system använder vätskekylplattor som ligger nära värmeutvecklande komponenter. Efter att ha absorberat värme transporterar kylningsmediet värmen till en extern vätske-till-vätske- eller vätske-till-luft-värmeväxlare (huvudkylaren) för värmeavgivning. Vätskekylning är avsevärt mer effektiv än luftkylning, erbjuder en mer kompakt design, ger förseglat skydd för kritiska inre komponenter och minskar bullernivån avsevärt. För närvarande sträcker sig vätskekylning i ultrasnabba laddare även till laddkabeln, vilket säkerställer säkerhet och lättviktsdesign vid höga strömmar.
Den snabba utvecklingen av kraftelektronik och nya energisystem ställer ökade krav på prestanda för kylflänsar. Genom optimerad design, försiktig materialval och intelligent styrning löser kylflänsar inte bara värmeavgiftningsutmaningar effektivt utan bidrar också till förbättrad systemeffektivitet, förlängd komponentlivslängd och främjar den hållbara utvecklingen av ny energiteknik. Framåt sett, med den fortsatta framstegen inom materialvetenskap och värmebehandlingstekniker, kommer kylflänsar att bli oersättliga kärnkomponenter inom nyenergibranschen och därmed erbjuda stark teknisk support för att uppnå grön energiomställning.
EN
