Vật liệu tản nhiệt cho biến tần năng lượng mặt trời

Tấm dẫn nhiệt và mỡ dẫn nhiệt được đặt giữa module IGBT và tản nhiệt nhôm trong biến tần năng lượng mặt trời, giúp linh kiện công suất hoạt động ổn định ngay cả khi thiết bị đặt dưới nắng nóng gay gắt trên mái nhà.

Biến tần là thiết bị dễ hỏng nhất trong một hệ thống điện mặt trời. Phần lớn sự cố bắt nguồn từ nhiệt: khi nhiệt độ mối nối của IGBT tăng thêm 10 °C, tuổi thọ dự kiến của linh kiện có thể giảm gần một nửa. Lớp vật liệu tản nhiệt mỏng chỉ vài trăm micromet lại đóng vai trò rất lớn.

Đường đi của nhiệt trong biến tần

Nhiệt sinh ra trong chip IGBT truyền qua đế đồng của module, qua lớp vật liệu giao diện nhiệt, vào tản nhiệt nhôm rồi ra không khí. Trong chuỗi này, lớp giao diện thường là điểm có nhiệt trở lớn nhất nếu chọn sai vật liệu hoặc thi công không đều.

So sánh các dạng vật liệu giao diện nhiệt

Hiện tượng pump-out và cách phòng tránh

Dưới chu kỳ nóng lạnh hằng ngày, đế module IGBT cong vênh nhẹ khiến mỡ dẫn nhiệt bị đẩy dần ra mép. Sau vài năm, vùng giữa module khô mỡ và nhiệt độ tăng vọt. Vật liệu chuyển pha và mỡ có độ nhớt cao chống được hiện tượng này tốt hơn.

• In mỡ bằng khuôn lưới để kiểm soát độ dày đồng đều.
• Siết bu lông theo trình tự chéo và đúng lực khuyến nghị.
• Kiểm tra độ phủ bằng cách tháo thử mẫu đầu ca.

Lựa chọn theo dải công suất

Biến tần hộ gia đình vài kW có thể dùng tấm đệm để đơn giản lắp ráp. Biến tần chuỗi và biến tần trung tâm hàng trăm kW nên dùng mỡ hoặc vật liệu chuyển pha để tối ưu nhiệt trở.

Để đánh giá hiệu quả, kỹ sư có thể gắn cảm biến nhiệt tại đế module và đo ở công suất định mức trong buồng nhiệt 45 °C. So sánh kết quả giữa các vật liệu trên cùng một mẫu biến tần cho thấy rõ chênh lệch thực tế, chính xác hơn nhiều so với chỉ đọc độ dẫn nhiệt trên tài liệu.

Liên hệ AMS Việt Nam để nhận mẫu vật liệu tản nhiệt Shin-Etsu, Bergquist và Dow cho biến tần năng lượng mặt trời.