項目名稱:風電變流器機柜熱設計
設計時間:
主要工作:1.熱分析(在原結構基礎上,模擬變流器內部流場,器件溫升,找出熱量集中點)2.熱設計(根據首次分析結果,進行結構件和結構布局優化,多次迭代得出最終熱設計方案)3.結構設計(由最終熱設計方案,轉化為結構方案)
案例介紹:風電變流器機柜外形尺寸為3000×650×2200(mm),整柜密閉;整柜分為并網柜、網側功率柜和機側功率柜,機柜內重要器件布局為:并網柜上部為水風換熱器,之后依次往下為網側主接觸器、框架斷路器、濾波電容、電阻、小接觸器、熔斷器、最后為變壓器。網側功率柜器件布局為上端是UPS供電電源,右側是卸荷組件,往下依次是功率單元、傳感器、水風換熱器、功率電阻、網側電抗、加熱器。在機側功率內,從上到下依次是卸荷電阻和其它電阻,往下依次是機側功率單元、功率電阻、水風換熱、接觸器、機側電抗加熱器。
CFD工作:CFD軟件是流體動力學軟件,它功能強大,操作靈活,計算精確,在各個行業應用中表現出色;整個軟件功能分為三部分,其中包括前處理模塊、熱分析求解模塊、后處理模塊,其中熱分析求解模塊是整個軟件的核心模塊,它內部集成了大量的計算公式和庫文件資料,也集成了大量在實際應用中經過實踐驗證的經驗數據,這些在熱分析中起到至關重要的作用。
圖例展示:

方案結論:柜體之間設計有隔板,是不完全封閉結構,并網柜(左側)內部熱流大部分與網側功率柜(中間)與機側功率柜(右側)進行熱交換;而網側功率柜與機側功率柜,上方和中部雖然開孔,但是兩柜之間少有熱量交換,機側功率柜上方的水風換熱器有小循環,交換熱量少。從CFD仿真模擬結果可得出結構設計不合理。結構優化后再次CFD熱仿真,結果顯示,并網柜采用密閉結構,熱流從柜體底部流向柜體頂端,在經上端的水風換熱器底部吸入熱空氣,經熱流循環后頂端冷風吹出,冷風遇到上端隔板反彈向下,流向底部,形成了上下循環的熱流系統,是柜體溫度分布均勻和溫度保持最低;在網側功率柜和機側功率柜的隔板上端加裝風扇,在中部開孔,多次調整迭代,熱流如圖,功率柜之間形成了良好的循環通道,滿足要求。(結尾)
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