電力用的電子散熱器件風冷散熱系統的三個重要因素：散熱器、風機、風道
發布時間：2018-9-3 來源： 電子散熱器 站點：http://www.runichem.cn |
1，風道的作用
風道是一條風機作用下空氣流動的通道。其作用是迫使空氣必須在“風道”這條通道里通過，即便前面有電子散熱器，有阻力。如沒有“風道”，風就會繞過阻力大的散熱器。此時，散熱器的翅片間隔中就很難進風。而在沒有阻力的地方會合“短路”。
因此在大功率半導體器件冷卻系統中風道是規范空氣流動的一個十分重要措施。晶閘管和散熱器安裝在風道內而風機又強迫空氣在風道內通過。其功能主要是：
(1)把空氣集中在風道內通過，盡可能用全部流動的空氣參與散熱器的冷卻。
(2)風機的風量在一定的流阻情況下是一定的。風道的截面積即為空氣流過的截面積，風速=風量/風道截面積。
(3)如果風道緊貼著散熱器的邊緣去規范空氣的流動，不留或極少留孔隙(所謂的風短路點)，則流阻很大，空氣流量下降，風速下降，散熱效果受到極大影響，散熱器溫升高。從實踐來看，在散熱器之間留有適當孔隙，使孔隙處達到較大風速。這兒又是翅片的邊緣部分，熱交換充分，溫升較低，相對來說具有較好的散熱效果。
2，電力電子裝置中大功率半導體器件風冷散熱系統
在電力電子電器柜中大功率半導體器件風冷散熱系統往往自成一個單元，稱為晶閘管(或Igbt)散熱單元。主要包括帶有散熱器的晶閘管(Igbt)、風機、風道三個部分。
2.1風冷散熱單元結構
一般說來用風冷來冷卻大功率半導體器件散熱器的結構有：散熱器串聯吹風式(圖一)、散熱器串聯抽風式(圖二)、散熱器并聯吹風式(圖三)、散熱器并聯抽風式(圖四)四種。
(1)散熱器串聯吹風式
從圖可看到每個風道三個散熱器串聯安排。下面兩個風機向上吹晶閘管散熱器，這是因為總體結構要求導電銅排在上方引出。這兩個風機各有自己的風道(上覆蓋有機玻璃)，互不干擾。
(2)散熱器串聯抽風式
機柜內晶閘管散熱器串聯，機柜頂部有兩臺離心風機抽風。抽風式結構利用負壓效應，要求風道除進風口外密封好，否則風道內很難形成足夠的負壓，影響冷卻效率。頂部的兩臺離心風機葉輪外一定要用板分隔開、處置好，否則葉輪抽出的高壓空氣會互相干擾，造成出風阻力。
(3)散熱器并聯吹風式
此電器柜由底部的離心風機向機柜前部供風(只一臺工作)。前門關閉后(見圖三中圖)前室形成高壓。高壓空氣從前室背部的晶閘管散熱器翅片中吹過，冷卻散熱器，到達后室(見右邊側面圖)，然后從長扁形后室風道向上吹出。此時，盡管散熱器齒間距很窄，流阻很大，由于選擇了離心風機的高風壓加上散熱器短且并聯安排，使風速和風量都達到了要求。
(4)散熱器并聯抽風式
風力發電的變頻柜。一組Igbt器件散熱單元水平排開，由機柜后背的離心風機抽風冷卻。由于散熱器上要安裝很多零件，散熱器長度達260m，設計者用風壓較大的離心風機，且單個散熱器并聯的設計方案，滿足了風速、風量的需求。
由機柜背后風機抽風
2.2 結構中風機的安排
2.2.1 風機的并聯
由于機柜尺寸的限制以及部件尺寸配合需要，為滿足風量需要往往不可能采用一臺大直徑風機，代之于兩臺或多臺小直徑風機的并聯。圖一、圖二都是風機并聯結構。如是抽風型而且風機是同一型號，則在風道中空氣相互干擾甚微。如是吹風型，則兩臺風機吹出的高壓空氣會有較大的干擾，故圖一中把它們分成兩個風道。
3.2.2 風機的串聯
在使用軸流風機時，一臺風機的風壓不夠，于是設計者設計兩臺風機放在風道的兩端，一吹一抽(一推一拉)，想起到兩臺風機風壓加倍的效果。實際上不可能。它們疊加的風壓比一臺大些，到不了兩倍，是要打折扣的。
3.2.3 風機調速
電力電子設備上使用的風機基本上不存在調速問題。總希望風機發揮最大的效能。只有試驗設備上用的風機才要求調速。
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