طراحي و بهينه‌سازي گرماگير در مبدل خورشيدي شامل اينورتر تك فاز تمام پل و مبدل بوست

Design and Optimization of Heat Sink in Solar Converter Containing of H-Bridge Single Phase Inverter and Boost Converter

در اين مقاله، متوسط تلفات توان در يك مبدل افزاينده بوست، در سه حالت هدايتي پيوسته، پيوسته اجباري و ناپيوسته و تلفات متوسط توان مبدل اينورتر نيز با روش كليد زني مدولاسيون پهناي پالس سينوسي در نرم‌افزار متلب به‌دقت تخمين زده و محاسبه مي‌شود. سپس توسط يك روش كلي، معادلات انتقال حرارت بر سه روش همرفت، رسانش و تشعشع در يك گرماگير با پره‌هاي موازي خنك شونده توسط سيستم‌هاي همرفت آزاد و اجباري، بررسي مي‌شود و اين دو روش باهم مقايسه مي‌گردد. به‌منظور افزايش عملكرد حرارتي با تبديل‌شدن مدل حرارتي به يك مدار هم‌ارز الكتريكي از طريق محاسبه و بهينه‌سازي مقاومت حرارتي گرماگير تا هوا، تمام پارامترهاي هندسي گرماگير با استفاده از يك الگوريتم تكاملي ازدحام ذرات مقيد از بين چندين طراحي مختلف با در نظر گرفتن حجم گرماگير به‌عنوان قيد، تعيين مي‌شوند. براي طراحي هر چه مطلوب‌تر سيستم خنك‌كننده و افزايش قابليت اطمينان اجزا، چيدمان مناسب اجزا توسط يك روش رياضي و ابتكاري بررسي مي‌گردد. در اين روش كه خصوصيات خاص خود را ازنظر دقت، سازگاري و پايداري دارد، ابتدا توزيع دمايي توسط روش اختلاف محدود روي سطح پايه گرماگير انجام‌گرفته و سپس دماي نقاط داغ توسط الگوريتم مذكور كاهش مي‌يابد. در سيستم خنك‌كنندگي همرفت اجباري نسبت به همرفت طبيعي، دما و بازده مبدل به‌طور متوسط به ترتيب 46 درجه سلسيوس و 0.37 درصد كاهش مي‌يابند و حجم سيستم خنك‌كننده همرفت اجباري 3 برابر حجم گرماگير در همرفت آزاد است.

In this paper, the average power losses in a nonsynchronous boost converter are carefully estimated and calculated at three continuous, discontinuous and forced continuous conductive mode and average power losses of the H-bridge single phase inverter is estimated by sinusoidal pulse width modulation method. Then by a general approach, thermal model and Heat transfer equations are discussed in a natural convection and forced convection with parallel fins and these two methods are compared together. In order to increase thermal performance, thermal model change to electrical equivalent circuit and heat sink to air thermal resistance optimized, all of geometric parameters determined by a constrained particle swarm evolutionary algorithm among several designs. In order to optimize design of cooling and increase reliability of the components, the suitable arrangement examined by a mathematical and innovative approach. In this method which has its own characteristics in terms of accuracy, compatibility and stability, at first, temperature distributed on heat sink baseplate and then decrease hot spots temperature by optimization algorithm above mentioned. In forced convection compared to free convection cooling system, converter temperature and efficiency decrease respectively 46 Celsius degrees and 0.37 percent and forced convection cooling system volume tripled than free convection.