基于热分析的光伏逆变器的布局设计

　　合理的热分析是保证光伏逆变器可靠工作的前提条件。同时，市场竞争的加剧对逆变器机构件成本控制提出了更为严格苛刻的要求。本文以某型5kw双路户外光伏逆变器为例，以散热器成本（重量）控制为优化目标，顺序提出了4种布局方案： 电感在机箱内，电感在机箱外但不优化散热器，电感在机箱外优化散热器截面尺寸，电感在机箱外优化散热器截面尺寸和挤出长度。利用热仿真软件给出了每种方案的散热器温度场和最高晶体管结温，获得了在满足温升的同时，散热器成本最低的整机布局方案。

　　随着组串型光伏逆变器功率密度的不断提高，合理的热分析是保证逆变器可靠工作的前提条件。同时，由于市场竞争的加剧，对逆变器机构件成本控制提出了更为严格苛刻的要求。组串型光伏逆变器传统的开发模式是先进行主功率板布局，再以主功率板为中心，在外围放置机箱、散热器、电感组件等，这样单一的流程往往造成整机尺寸庞大、机构件材料浪费严重，进而整机成本居高不下。本文以某型5kw双路户外光伏逆变器为例，详细介绍了一种新的设计流程。利用热分析直观、快速的优势，在项目早期热分析、机械设计即开始介入整机布局设计，以散热器成本（重量）控制为优化目标，顺序提出了4种布局方案： 电感在机箱内，电感在机箱外但不优化散热器，电感在机箱外优化散热器截面尺寸，电感在机箱外优化散热器截面尺寸和挤出长度。利用热仿真软件给出了每种方案的散热器温度场和最高晶体管结温，对比了整机尺寸和散热器重量，获得了在满足温升的同时，散热器成本最低的整机布局方案。

　　2、 组串型光伏逆变器的整机机械结构和主功率板布局

　　如图1，逆变器户外垂直挂墙放置， 全部晶体管管脚90°折弯后焊接在主功率板背面， 晶体管CASE面通过绝缘导热垫与散热器接触。全部晶体管分布和编号见图2。编号1至8为BOOST侧，编号9至16为逆变侧。 热分析的环境温度为40℃，要求在40℃环境温度下各晶体管的最高结温不超过120℃。