（1.常州供电公司，2. 常州佳讯光电产业发展有限公司，江苏常州 213022）
摘要：本文以分布式光伏用大功率逆变器为例，根据各损耗器件自身特点和样机老化测试条件，寻找最能体现其热性能的典型温度点，并通过产品开发前期热分析阶段对各个损耗器件典型温度的控制，达到提高整机热分析精度的目的。
关键词：逆变器；典型温度控制；光伏发电
引言
随着规模化分布式光伏的发展应用，分布式用逆变器单机功率越来越大，通风散热的重要性也凸显出来。目前，针对分布式光伏用逆变器的散热分析多局限于功率模块及其散热器，整机热分析多存在于小功率逆变器中。本文以功率模块散热为重点，兼顾电抗器散热、风道设计、风机选型，进行逆变器整体热分析。
1仿真建模
整机由两个机柜组成，主要包括3只1400A的IGBT及配套风机与铝制型材散热器、1只50A/0.35mH的三相电抗器、多膜电容等众多器件，风机风量为560m3/h。考虑到电抗器、铜排、电容等的散热需要以及逆变模块的进风要求，共设有总面积0.5㎡流通率为0.75的8个进风口，顶部内置风量为850m3/h风机。
建模采用以FLUENT为求解器的热分析软件。根据本文特点，选取稳态求解，湍流方程选择收敛性较好、计算量较小的Spalart-Allmaras模型。模拟计算时，参与计算的主要控制方程如下：
2 热分析
热分析主要条件设定如下：
1）气流为不可压缩流体，密度稳定不变，柜内流态均为湍流；
2）环境温度50℃，机柜外表面对流换热系数10W/(㎡*K)。
3）IGBT与与散热器接触面按面热源处理，损耗780W/只；电抗器损耗1620W按体热源处理。
4）风机性能曲线按厂方选型手册给出。
从图2为整机某截面流场上可以看出，热敏感器件周围不存在影响较大的散热死区，机柜内流场相对合理，所选风机的模拟工作特性满足散热设计要求。
3 样机实验分析
对于光伏逆变器主要内热源是IGBT和电抗，实验测试重点关注，其它通过红外热像仪观测均满足温升要求。
样机老化测试IGBT满载运行，温升测试在无恒温功能的室内进行。211测点为环境温度25.8℃，测试40分钟达稳定状态，结果如图3所示，温度为65℃，温升39.2K。对比模拟结果，分析误差2.1%,仿真能较好的反应实际情况。
从布点上可以看出，铁芯柱上靠近线圈的105、109测点为电抗器的典型温度测点。从老化结果上来看，测试结束时电抗器温度基本达到稳定，各正常测点温度在40℃～80.2℃。典型温度测点结果与相应热分析数据进行对比：105点，稳定温度80.2℃；109点，稳定温度70.1℃。
整体来看，由于电抗器的局部损耗未知和电抗器简化建模时忽略了绝缘层，仿真与模拟结果存在一定误差，但通过仿真与实际对比可有效控制电抗器典型温度的温升在允许范围内，使热分析数据具备较强的实用性。
4 结论
综上分析，在分布式光伏用大功率逆变器整机热分析中引入典型温度能有效的简化分析参数、明确分析目标，可以得出：
1）当器件的最高工作温度难以通过测试直观得到时，选择和最高温度有联系的易于测到的温度作为典型温度，对最高温度的设计要求做出相应调整。
2）对于温度不太敏感、损耗较大的器件，当具体损耗难以给定时，根据实验条件选择能测试到的最高温度作为典型温度，热分析时整体上把握典型温度的精度，必要时舍弃相对低温局部的误差控制，使其热分析具备合理性。
参考文献
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[5]龙天渝，苏亚欣，向文英，何川．计算流体力学
作者简介
第一作者：鞠非，男，汉，硕士，高级经济师，主要从事电力系统的运行、营销管理
第二作者：陈卫红，女，汉，工程师，单位：常州佳讯光电产业发展有限公司，主要从事新能源及电力电子技术应用。
第二作者：焦道海，男，汉，工程师，单位：常州佳讯光电产业发展有限公司，主要从事新能源及电力电子技术应用。
论文作者:鞠非,陈卫红,焦道海
论文发表刊物:《电力设备》2015年第11期供稿
论文发表时间:2016/4/27
标签：温度论文; 逆变器论文; 典型论文; 电抗器论文; 风机论文; 测试论文; 分布式论文; 《电力设备》2015年第11期供稿论文;