分布式發(fā)電系統(tǒng)中微逆變器殼體設計

摘要：針對光伏并網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上，特別設計了利用殼體內壁散熱的特殊結構，解決微逆變器的散熱問題。
關鍵詞：微逆變器，殼體，散熱

1引言
戶外型光伏并網微逆變器的外殼設計設計既要滿足將功率元器件產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壁散熱結構，經過實踐應用可以得到滿意的效果。

2殼體內壁散熱結構
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，將微逆變器殼體內部用隔板分隔為三部分，形成三個有效獨立空間，中間空間用于放置微逆變器電子模塊部分，并用導熱防水型灌封膠體完全填充，殼體兩端開一定數量的小孔將內部空間與外界空氣充分對流，這樣能使微逆變器殼體內表面也能被充分利用散熱。

殼體結構如圖（1）。

殼體表面散熱能力分析：
依據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（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。因此，可以得出利用微逆變器殼體內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，當熱仿真環(huán)境設為55℃時，其內部熱仿真最高溫度為76.4℃，熱仿真結果見圖（3）。

圖（2）

圖（3）
圖（4）是經改進設計后280W微逆變器殼體構架熱仿真模型，該微逆變器體積尺寸為256(mm)X136(mm)X33(mm)，最大損耗為17W，當熱仿真環(huán)境設為55℃時，其內部仿真最高溫度為79℃，熱仿真結果見圖（5）。

圖（4）

圖（5）
熱仿真結果表明，利用殼體內壁散熱的結構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結論
采用殼體內壁散熱結構能可靠的解決戶外型光伏并網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用于250W微逆變器的結構設計上，通過驗證該產品整機性能可靠，能完全滿足散熱和防水要求。此技術在國內英偉力(Involar)新能源科技公司的產品上得到實踐。英偉力(Involar)新能源科技公司是國內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的開發(fā)，經過近兩年的努力已完全自主掌握了微逆變器的核心技術，并于2010年5月份成功發(fā)布了其第一代產品MAC250，目前該款微逆變器產品已經推向市場。