分布式发电系统中微逆变器壳体设计

摘要：针对光伏并网微逆变器壳体如何提高散热能力，在考虑到不增加微逆变器体积、重量和材料成本的基础上，特别设计了利用壳体内壁散热的特殊结构，解决微逆变器的散热问题。
关键词：微逆变器，壳体，散热

1引言
户外型光伏并网微逆变器的外壳设计设计既要满足将功率元器件产生的热量排出壳体外，又要有可靠的防水功能。如果提高微逆变器功率，仅仅考虑增加散热表面积，解决了散热能力，不能解决防水性能；如果从散热要求和防水性能考虑，解决了散热能力，微逆变器的体积和重量将增加，也会增加微逆变器的材料成本；针对以上问题，本文提出了一种特殊的壳体内壁散热结构，经过实践应用可以得到满意的效果。

2壳体内壁散热结构
在自然冷却中，为了提高散热能力，最有效的方法是增加换热表面。为了保证可靠的防水功能，在不增加微逆变器的体积、重量和制造成本的情况下，将微逆变器壳体内部用隔板分隔为三部分，形成三个有效独立空间，中间空间用于放置微逆变器电子模块部分，并用导热防水型灌封胶体完全填充，壳体两端开一定数量的小孔将内部空间与外界空气充分对流，这样能使微逆变器壳体内表面也能被充分利用散热。

壳体结构如图（1）。

壳体表面散热能力分析：
依据对流换热以牛顿冷却定律公式：P=αS(T-Tm)
其中：P为散热量（W）
α为换热系数（W/m2•℃）
S为散热表面（m2）
T为表面温度（℃）
Tm为环境温度（℃）
由牛顿冷却定律公式可以得到P散热量与S散热表面成正比，即散热表面越大，其散热能力越强。因此，可以得出利用微逆变器壳体内表面是可取的行之有效的方法。图（2）是180W原微逆变器壳体构架热仿真模型，该微逆变器体积尺寸为230(mm)X136(mm)X33(mm)，最大损耗为12.5W，当热仿真环境设为55℃时，其内部热仿真最高温度为76.4℃，热仿真结果见图（3）。

图（2）

图（3）
图（4）是经改进设计后280W微逆变器壳体构架热仿真模型，该微逆变器体积尺寸为256(mm)X136(mm)X33(mm)，最大损耗为17W，当热仿真环境设为55℃时，其内部仿真最高温度为79℃，热仿真结果见图（5）。

图（4）

图（5）
热仿真结果表明，利用壳体内壁散热的结构能充分提高微逆变器散热能力，是一种简单有效合理可行的方案。

3结论
采用壳体内壁散热结构能可靠的解决户外型光伏并网微逆变器的散热问题，能有效提高微逆变器功率。目前该方案已成功应用于250W微逆变器的结构设计上，通过验证该产品整机性能可靠，能完全满足散热和防水要求。此技术在国内英伟力(Involar)新能源科技公司的产品上得到实践。英伟力(Involar)新能源科技公司是国内最早从事微逆变器研究的公司，公司从2008年初开始微逆变器技术的开发，经过近两年的努力已完全自主掌握了微逆变器的核心技术，并于2010年5月份成功发布了其第一代产品MAC250，目前该款微逆变器产品已经推向市场。