CN111988967A - 一种光伏逆变器散热结构及其方法 - Google Patents

一种光伏逆变器散热结构及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种光伏逆变器散热结构及其方法,所述散热结构包括壳体,设于所述壳体前部的面板,设于所述壳体背面的散热组件,以及设于所述壳体内部的电路板;所述电路板上贴合有螺旋盘管,所述螺旋盘管通过冷凝管与所述散热组件相连,用于传导热量。本发明通过在电路板上贴合螺旋盘管,在壳体背面设置散热组件,螺旋盘管和散热组件之间通过冷凝管连接,组成热管散热结构,使得电路板上产生的热量迅速通过冷凝管内的冷凝液传导至壳体外部,降温效果显著。

Description

一种光伏逆变器散热结构及其方法
技术领域
本发明涉及光伏逆变器领域,具体而言,涉及一种光伏逆变器散热结构及其方法。
背景技术
逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置,主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成,升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压;逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。
在光伏发电***中,光伏逆变器的可靠运行具有重要作用。但是目前光伏逆变器最大的问题在于要保证箱体的散热,避免对箱体内的元器件造成损坏。传统的光伏逆变器的散热都采用强迫风冷,如:大功率器件IGBT模块结构组件和电抗器组件分别设置在不同柜子中进行冷却散热,散热速度慢、效果差;且由于存在多个进风和出风口,导致箱体的防水防尘效果差,造成整机可靠性降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏逆变器散热结构及其方法,解决了现有技术中光伏逆变器散热效率低,防水防尘效果差,整机可靠性降低的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种光伏逆变器散热结构,包括壳体,设于所述壳体前部的面板,设于所述壳体背面的散热组件,以及设于所述壳体内部的电路板;所述电路板上贴合有螺旋盘管,所述螺旋盘管通过冷凝管与所述散热组件相连,用于传导热量。
作为优选方案,所述散热组件包括第一散热组件,所述第一散热组件包括第一导热板、第一翅片、基管和风扇,所述第一导热板贴紧于所述壳体背面并与其固定连接,所述基管迂回设置于所述第一导热板上,所述基管上平行设有多个第一翅片,沿相邻所述第一翅片间隙方向设有风扇,所述基管进出口端通过冷凝管与所述螺旋盘管两端相连通。
作为优选方案,所述风扇数量至少为两个,固定设置于所述翅片同侧的导热板上。
作为优选方案,所述散热组件还包括第二散热组件,所述第二散热组件包括第二导热板、第二翅片和风扇,所述第二导热板紧贴于所述壳体背面且与其固定连接,多个所述第二翅片平行设于所述第二导热板上,沿相邻所述第一翅片间隙方向设有风扇,所述第二导热板上具有安装部,所述安装部上设有发热元件,所述发热元件与电路板相连。
作为优选方案,所述冷凝管上安装有第一阀门,用于控制冷凝管的通断。
作为优选方案,所述冷凝管上通过管道并联连接循环泵,且所述循环泵进口端的管道上设有第二阀门。
作为优选方案,所述螺旋盘管具有盘管进口和盘管出口,所述盘管进口位于螺旋盘管中心,且其向上延伸并弯曲与所述冷凝管出口端相连,所述盘管出口与所述冷凝管出口端相连。
作为优选方案,所述螺旋盘管通过导热层贴附于所述电路板背面,所述导热层为防导电材料。
作为优选方案,所述冷凝管与壳体相接处设有防水密封件。
一种如上所述光伏逆变器散热结构的散热方法,所述电路板上设有红外传感器,用于监测电路板上的温度,将超过设定温度区分为多个区间,分别定义为低、中、高、超高档4个区间,所述方法包括如下步骤:当温度处于低档区间时,通过电路板控制第一阀门开启,第二阀门、循环泵、风扇F1和风扇F2关闭;当温度处于中档区间时,控制第一阀门和风扇F1开启,第二阀门、循环泵、风扇F2关闭;当温度处于高档区间时,控制第一阀门、风扇F1、风扇F2开启,第二阀门和循环泵关闭;当温度处于超高档区间时,控制第一阀门关闭,第二阀门、循环泵、风扇F1、风扇F2开启。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:通过在电路板上贴合螺旋盘管,在壳体背面设置散热组件,螺旋盘管和散热组件之间通过冷凝管连接,组成热管散热结构,使得电路板上产生的热量迅速通过冷凝管内的冷凝液传导至壳体外部,降温效果显著;在冷凝管上设有循环泵,当冷凝管内液体流速缓慢时,启动循环泵进行强制循环,增强散热效果;将电感等高发热元件移动到壳体外部,并将其与金属翅片相连,必要时使用风扇进行降温,大大降低了电感表面的温度。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解,附图仅仅用于说明目的,而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中,相同的附图标记用于指代相同的部件。其中:
图1为本发明实施例的光伏逆变器散热结构的结构示意图;
图2为本发明实施例的光伏逆变器散热结构另一视角的结构示意图;
图3为本发明实施例的光伏逆变器散热结构的侧视图;
图4为本发明实施例的螺旋盘管与散热组件之间的连接示意图;
图5为本发明实施例的光伏逆变器散热结构(增加遮阳板)的结构示意图。
图中标号:1壳体、2面板、3电路板、4螺旋盘管、401盘管进口、402盘管出口、5第一导热板、6第一翅片、7风扇、8基管、9第二导热板、10第二翅片、11安装部、12发热元件、13冷凝管、14第一阀门、15第二阀门、16循环泵、17显示屏、18线接头、19遮阳板。
具体实施方式
容易理解,根据本发明的技术方案,在不变更本发明实质精神下,本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此,以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明,而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
根据本发明的一实施方式结合图1示出。一种光伏逆变器散热结构,包括壳体1、面板2和电路板3,该面板2可拆卸设置于壳体1前面,可拆卸方式可以为螺钉连接,卡扣连接、粘接等方式,且面板2与壳体1相接处设有密封条,防止雨水进入壳体1内部。
该电路板3设于壳体1内部,电路板3作为光伏逆变器的核心器件,承担升降压、变流及控制的作用,电路板3上设有IGBT模块、电容、电源板、温度传感器等多种电子元件,该部分为现有技术。面板2上设有显示屏17,且显示屏17与电路板3相连,用于显示发电量、发电功率、壳体1温度等信息。壳体1底部设有线接头18,用于连接输入输出电流或控制信号。
本发明实施例中,在壳体1背面设置有散热组件,电路板3上贴合有螺旋盘管4,螺旋盘管4通过冷凝管13与散热组件相连,用于传导热量。光伏逆变器在工作时,电路板3上的电子元件会发出大量热量,称电路板3为热端,散热组件位于壳体1外部,温度较低,称为冷端,热端和冷端之间由于温度差异产生压力差。根据热管原理,冷凝管13内的冷凝液在热端受热,冷凝液迅速蒸发形成蒸气,并吸收大量热量,蒸气在压力差作用下流向冷端,释放出热量,重新凝结成液体,如此循环,从而将电路板3上产生的热量源源不断地传导出来。
具体的,螺旋盘管4通过导热层贴附于电路板3背面,导热层可为硅脂或焊锡膏等防导电材料。螺旋盘管4具有盘管进口401和盘管出口402,盘管进口401位于螺旋盘管4中心,且其向上延伸并弯曲与冷凝管13出口端相连,盘管出口402与冷凝管13出口端相连。盘管呈螺旋状态布置,增大了与电路板3的接触面积,使得换热效率大大提高。
冷凝管13上安装有第一阀门14,用于控制冷凝管13的通断。冷凝管13上通过管道并联连接循环泵16,且循环泵16进口端的管道上设有第二阀门15。第一阀门14和第二阀门15均为电动阀,循环泵16、第一阀门14和第二阀门15均与电路板3电性连接。电路板3上设有红外传感器,用于监测电路板上的温度。
进一步的,在冷凝管13与壳体1相接处设有防水密封件,防水密封件可采用密封圈,提高该光伏逆变器的防水防尘能力。
在本发明实施例中,散热组件包括第一散热组件和第二散热组件,第一散热组件包括第一导热板5、第一翅片6、基管8和风扇7,第一导热板5贴紧于壳体1背面并与其固定连接,基管8迂回设置于第一导热板5上,基管8上平行设有多个第一翅片6,沿相邻第一翅片6间隙方向设有风扇7,基管8进出口端通过冷凝管13与螺旋盘管4两端相连通。
风扇7与电路板3相连,当温度传感器检测到电路板3表面温度超出设定阈值时,控制启动风扇7,吹出冷风,对携带热量的冷凝液进行降温。
进一步的,风扇7数量至少为两个,固定设置于翅片同侧的导热板上。当电路板3温度过高,一个风扇7无法及时降温时,启动两个风扇7同时降温,迅速将热量散发至空气中。
本发明实施例中,散热组件还包括第二散热组件,第二散热组件包括第二导热板9、第二翅片10和风扇7,第二导热板9紧贴于壳体1背面且与其固定连接,多个第二翅片10平行设于第二导热板9上,沿相邻第一翅片6间隙方向设有风扇7,第二导热板9上具有安装部11,安装部11上设有发热元件12,发热元件12为开关管(IGBT、MOSfet)、磁芯元件(电感、变压器)等,且发热元件12通过导线与电路板3相连。
此外,在散热组件上方的壳体1上可拆卸设有遮阳板19,遮阳板19倾斜向下设置,其与壳体1外表面的夹角为60-85°。遮阳板19可以很好的隔离阳光的直射,降低了阳光对散热组件的影响,提高了换热效率。
为了便于对光伏逆变器散热结构的运行方法进行说明,将超过安全温度的范围区分为多个区间,分别定义为低、中、高、超高档4个区间,温度处于每个区间的运行状态如下表所示:
温度 动作
K1开启,K2、G、F1、F2关闭
K1、F1开启,K2、G、F2关闭
K1、F1、F2开启,K2、G关闭
超高 K2、G、F1、F2开启,K1关闭
注:第一阀门K1,第二阀门K2,循环泵G,风扇F1、F2。
如上表所述,当温度处于低档区间时,通过电路板3控制第一阀门K1开启,第二阀门K2、循环泵G、风扇F1和风扇F2关闭。冷凝管13内的冷凝液在压力差作用下从螺旋盘管4流入第一导热板5进行换热,第一导热板5在自然风作用下进行冷却。换热效果低,无电能消耗。
当温度处于中档区间时,控制第一阀门K1和风扇F1开启,第二阀门K2、循环泵G、风扇F2关闭。冷凝管13内的冷凝液在压力差作用下从螺旋盘管4流入第一导热板5进行换热,第一导热板5在风扇F1作用下进行冷却。换热效果一般,电能消耗低。
当温度处于高档区间时,控制第一阀门K1、风扇F1、风扇F2开启,第二阀门K2和循环泵G关闭。冷凝管13内的冷凝液在压力差作用下从螺旋盘管4流入第一导热板5进行换热,第一导热板5在风扇F1和F2共同作用下进行冷却。换热效果好,电能消耗一般。
当温度处于超高档区间时,控制第一阀门K1关闭,第二阀门K2、循环泵G、风扇F1、风扇F2开启。冷凝管13内的冷凝液在循环泵16作用下从螺旋盘管4流入第一导热板5进行换热,第一导热板5在风扇F1和F2共同作用下进行冷却。换热效果极佳,电能消耗大。
综上所述,本发明提供一种光伏逆变器散热结构,其有益效果包括:通过在电路板3上贴合螺旋盘管4,在壳体1背面设置散热组件,螺旋盘管4和散热组件之间通过冷凝管13连接,组成热管散热结构,使得电路板3上产生的热量迅速通过冷凝管13内的冷凝液传导至壳体1外部,降温效果显著;在冷凝管13上设有循环泵16,当冷凝管13内液体流速缓慢时,启动循环泵16进行强制循环,增强散热效果;将电感等高发热元件12移动到壳体1外部,并将其与金属翅片相连,必要时使用风扇7进行降温,大大降低了发热元件12表面的温度。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容,本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下,对上述实施例进行多种变形和修改,而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光伏逆变器散热结构,其特征在于,包括壳体,设于所述壳体前部的面板,设于所述壳体背面的散热组件,以及设于所述壳体内部的电路板;
所述电路板上贴合有螺旋盘管,所述螺旋盘管通过冷凝管与所述散热组件相连,用于传导热量。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器散热结构,其特征在于,所述散热组件包括第一散热组件,所述第一散热组件包括第一导热板、第一翅片、基管和风扇,所述第一导热板贴紧于所述壳体背面并与其固定连接,所述基管迂回设置于所述第一导热板上,所述基管上平行设有多个第一翅片,沿相邻所述第一翅片间隙方向设有风扇,所述基管进出口端通过冷凝管与所述螺旋盘管两端相连通。
3.根据权利要求2所述的光伏逆变器散热结构,其特征在于,所述风扇数量至少为两个,固定设置于所述翅片同侧的导热板上。
4.根据权利要求1所述的光伏逆变器散热结构,其特征在于,所述散热组件还包括第二散热组件,所述第二散热组件包括第二导热板、第二翅片和风扇,所述第二导热板紧贴于所述壳体背面且与其固定连接,多个所述第二翅片平行设于所述第二导热板上,沿相邻所述第一翅片间隙方向设有风扇,所述第二导热板上具有安装部,所述安装部上设有发热元件,所述发热元件与电路板相连。
5.根据权利要求1所述的光伏逆变器散热结构,其特征在于,所述冷凝管上安装有第一阀门,用于控制冷凝管的通断。
6.根据权利要求1所述的光伏逆变器散热结构,其特征在于,所述冷凝管上通过管道并联连接循环泵,且所述循环泵进口端的管道上设有第二阀门。
7.根据权利要求1所述的光伏逆变器散热结构,其特征在于,所述螺旋盘管具有盘管进口和盘管出口,所述盘管进口位于螺旋盘管中心,且其向上延伸并弯曲与所述冷凝管出口端相连,所述盘管出口与所述冷凝管出口端相连。
8.根据权利要求1所述的光伏逆变器散热结构,其特征在于,所述螺旋盘管通过导热层贴附于所述电路板背面,所述导热层为防导电材料。
9.根据权利要求1所述的光伏逆变器散热结构,其特征在于,所述冷凝管与壳体相接处设有防水密封件。
10.一种如权利要求1至9任意一项所述光伏逆变器散热结构的散热方法,其特征在于,所述电路板上设有红外传感器,用于监测电路板上的温度,将超过设定温度区分为多个区间,分别定义为低、中、高、超高档4个区间,所述方法包括如下步骤:
当温度处于低档区间时,通过电路板控制第一阀门开启,第二阀门、循环泵、风扇F1和风扇F2关闭;
当温度处于中档区间时,控制第一阀门和风扇F1开启,第二阀门、循环泵、风扇F2关闭;
当温度处于高档区间时,控制第一阀门、风扇F1、风扇F2开启,第二阀门和循环泵关闭;
当温度处于超高档区间时,控制第一阀门关闭,第二阀门、循环泵、风扇F1、风扇F2开启。
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