分布式發(fā)電系統(tǒng)中微逆變器殼體設(shè)計(jì)

摘要：針對光伏并網(wǎng)微逆變器殼體如何提高散熱能力，在考慮到不增加微逆變器體積、重量和材料成本的基礎(chǔ)上，特別設(shè)計(jì)了利用殼體內(nèi)壁散熱的特殊結(jié)構(gòu)，解決微逆變器的散熱問題。
關(guān)鍵詞：微逆變器，殼體，散熱

1引言
戶外型光伏并網(wǎng)微逆變器的外殼設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)既要滿足將功率元器件產(chǎn)生的熱量排出殼體外，又要有可靠的防水功能。如果提高微逆變器功率，僅僅考慮增加散熱表面積，解決了散熱能力，不能解決防水性能；如果從散熱要求和防水性能考慮，解決了散熱能力，微逆變器的體積和重量將增加，也會增加微逆變器的材料成本；針對以上問題，本文提出了一種特殊的殼體內(nèi)壁散熱結(jié)構(gòu)，經(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用可以得到滿意的效果。

2殼體內(nèi)壁散熱結(jié)構(gòu)
在自然冷卻中，為了提高散熱能力，最有效的方法是增加換熱表面。為了保證可靠的防水功能，在不增加微逆變器的體積、重量和制造成本的情況下，將微逆變器殼體內(nèi)部用隔板分隔為三部分，形成三個有效獨(dú)立空間，中間空間用于放置微逆變器電子模塊部分，并用導(dǎo)熱防水型灌封膠體完全填充，殼體兩端開一定數(shù)量的小孔將內(nèi)部空間與外界空氣充分對流，這樣能使微逆變器殼體內(nèi)表面也能被充分利用散熱。

殼體結(jié)構(gòu)如圖（1）。

殼體表面散熱能力分析：
依據(jù)對流換熱以牛頓冷卻定律公式：P=αS(T-Tm)
其中：P為散熱量（W）
α為換熱系數(shù)（W/m2?℃）
S為散熱表面（m2）
T為表面溫度（℃）
Tm為環(huán)境溫度（℃）
由牛頓冷卻定律公式可以得到P散熱量與S散熱表面成正比，即散熱表面越大，其散熱能力越強(qiáng)。因此，可以得出利用微逆變器殼體內(nèi)表面是可取的行之有效的方法。圖（2）是180W原微逆變器殼體構(gòu)架熱仿真模型，該微逆變器體積尺寸為230(mm)X136(mm)X33(mm)，最大損耗為12.5W，當(dāng)熱仿真環(huán)境設(shè)為55℃時，其內(nèi)部熱仿真最高溫度為76.4℃，熱仿真結(jié)果見圖（3）。

圖（2）

圖（3）
圖（4）是經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)后280W微逆變器殼體構(gòu)架熱仿真模型，該微逆變器體積尺寸為256(mm)X136(mm)X33(mm)，最大損耗為17W，當(dāng)熱仿真環(huán)境設(shè)為55℃時，其內(nèi)部仿真最高溫度為79℃，熱仿真結(jié)果見圖（5）。

圖（4）

圖（5）
熱仿真結(jié)果表明，利用殼體內(nèi)壁散熱的結(jié)構(gòu)能充分提高微逆變器散熱能力，是一種簡單有效合理可行的方案。

3結(jié)論
采用殼體內(nèi)壁散熱結(jié)構(gòu)能可靠的解決戶外型光伏并網(wǎng)微逆變器的散熱問題，能有效提高微逆變器功率。目前該方案已成功應(yīng)用于250W微逆變器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，通過驗(yàn)證該產(chǎn)品整機(jī)性能可靠，能完全滿足散熱和防水要求。此技術(shù)在國內(nèi)英偉力(Involar)新能源科技公司的產(chǎn)品上得到實(shí)踐。英偉力(Involar)新能源科技公司是國內(nèi)最早從事微逆變器研究的公司，公司從2008年初開始微逆變器技術(shù)的開發(fā)，經(jīng)過近兩年的努力已完全自主掌握了微逆變器的核心技術(shù)，并于2010年5月份成功發(fā)布了其第一代產(chǎn)品MAC250，目前該款微逆變器產(chǎn)品已經(jīng)推向市場。