光伏逆变器的散热设计介绍

在关注逆变器整体性能时，光伏人关注最多的往往是转化效率、最大直流电压、交流输出功率、防护等级等一系列惯常的问题。而逆变器的散热是光伏人容易忽视的问题，而散热恰恰是需要重点关注的，为什么这么说，请您朝下文看。

一、逆变器为什么要散热

1、逆变器中的元器件都有额定的工作温度，如果逆变器散热性能比较差，当逆变器持续工作时，元器件的热量一直在腔体内部汇集，其温度会越来越高。温度过高会降低元器件性能和寿命，机器容易出现故障。

2、逆变器工作时发热，产生功率损耗是无法避免的，例如5kW的一台的逆变器，其系统热损耗约为75-125W，影响发电量。需要通过优化的散热设计，可以降低散热损耗。

二、逆变器散热的几种方式

目前，逆变器的散热技术包括自然冷却、强制风冷、液冷等。主要应用形式为自然冷却和强制风冷。

1、自然散热：自然散热是指不使用任何外部辅助能量，让局部发热器件向周围环境散热，从而实现温度控制，自然散热适用于对温度控制要求不高的低功耗器件。

2、强制风冷：强制散热的冷却方法主要是借助于风扇，从而将器件散发出的热量带走的一种方法。目前，散热器的材料主要是用铝或铜。

三、怎样给逆变器选择合适的散热方式

一般情况下，电子器件允许的工作温升在40-60℃之间。在温升60℃的情况下，自然冷却最大能够承担0.05W/cm2的热流密度。而当热流密度大于0.05W/cm2时，强制风冷散热方式，在经济和性能层面上，是一种很好的选择。如果热流密度继续增大时，则需要液冷等其他散热方法。

所以：几MW的风能变流器，一般都选择液冷的散热方式；在100KW-1MW的集中型光伏逆变器，一般都采用强制风冷；当功率小于20KW的组串式逆变器，采用自然冷却性价比最佳。当大于25KW时，强制风冷是较经济的方式。

四、逆变器散热设计

散热面积越大效果越好

比如5kW逆变器发热功率大约是125W，依照60℃时自然冷却需承担的最大热流密度0.05W/cm2，来计算散热面积为0.25m2。为了逆变器体积不变，固德威采用褶皱设计和多散热齿，增大空气和散热器的接触面积，从而更好更快的散热。

整体风道设计

风道设计的基本原则如下：

出口风道保证热气流能顺利排出；

尽量扩大穿过散热器热齿间的空气流速和流量；

减少风道风阻。

电感外置设计

可以将电感进行外置，电感独立进行散热，降低机腔体的温度。

五、最新的散热技术

随着电子技术的不断发展，逆变器在散热方面获得了很大的发展：

分腔管理：逆变器中最易受温度影响的器件是运放，传感器、电解电容等，电感、电缆、功率开关管等比较耐高温，可以通过分腔的方法隔开发热的元器件，将发热器件功率，比如电感放在逆变器的外面，降低机箱内温度。同时可以采用整体式外壳结构，散热器与外壳直接紧密相结，让铝合金外壳通过两条路径来进行散热，从而达到降低元器件温度和逆变器内部温度的效果，保证了元器件和逆变器更长的使用寿命。

散热的仿真技术：利用仿真软件可较真实地模拟系统的热状况，在设计过程中就能预测到各元器件的工作温度值，这样就可纠正不合理的逆变器结构布局，从而缩短设计的研发周期，降低成本，提高产品的一次成功率。

新的散热材料的应用：譬如钢制散热器、铝合金散热器、铜制散热器、铜铝复合散热器、钢铝复合散热器、不锈钢散热器等。

新型热管散热技术：热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到良好的制冷效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。

六、总结

从上文可以看出，散热不仅关系到逆变器的性能和寿命，同时还关系到用户的发电量。在评估逆变器的性能时，其是不可忽视的重要一环。

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