基于熱分析的光伏逆變器的布局設計

　　合理的熱分析是保證光伏逆變器可靠工作的前提條件。同時，市場競爭的加劇對逆變器機構(gòu)件成本控制提出了更為嚴格苛刻的要求。本文以某型5kw雙路戶外光伏逆變器為例，以散熱器成本（重量）控制為優(yōu)化目標，順序提出了4種布局方案： 電感在機箱內(nèi)，電感在機箱外但不優(yōu)化散熱器，電感在機箱外優(yōu)化散熱器截面尺寸，電感在機箱外優(yōu)化散熱器截面尺寸和擠出長度。利用熱仿真軟件給出了每種方案的散熱器溫度場和最高晶體管結(jié)溫，獲得了在滿足溫升的同時，散熱器成本最低的整機布局方案。

　　隨著組串型光伏逆變器功率密度的不斷提高，合理的熱分析是保證逆變器可靠工作的前提條件。同時，由于市場競爭的加劇，對逆變器機構(gòu)件成本控制提出了更為嚴格苛刻的要求。組串型光伏逆變器傳統(tǒng)的開發(fā)模式是先進行主功率板布局，再以主功率板為中心，在外圍放置機箱、散熱器、電感組件等，這樣單一的流程往往造成整機尺寸龐大、機構(gòu)件材料浪費嚴重，進而整機成本居高不下。本文以某型5kw雙路戶外光伏逆變器為例，詳細介紹了一種新的設計流程。利用熱分析直觀、快速的優(yōu)勢，在項目早期熱分析、機械設計即開始介入整機布局設計，以散熱器成本（重量）控制為優(yōu)化目標，順序提出了4種布局方案： 電感在機箱內(nèi)，電感在機箱外但不優(yōu)化散熱器，電感在機箱外優(yōu)化散熱器截面尺寸，電感在機箱外優(yōu)化散熱器截面尺寸和擠出長度。利用熱仿真軟件給出了每種方案的散熱器溫度場和最高晶體管結(jié)溫，對比了整機尺寸和散熱器重量，獲得了在滿足溫升的同時，散熱器成本最低的整機布局方案。

　　2、 組串型光伏逆變器的整機機械結(jié)構(gòu)和主功率板布局

　　如圖1，逆變器戶外垂直掛墻放置， 全部晶體管管腳90°折彎后焊接在主功率板背面， 晶體管CASE面通過絕緣導熱墊與散熱器接觸。全部晶體管分布和編號見圖2。編號1至8為BOOST側(cè)，編號9至16為逆變側(cè)。 熱分析的環(huán)境溫度為40℃，要求在40℃環(huán)境溫度下各晶體管的最高結(jié)溫不超過120℃。