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문제 정의
- 해석 결과에 따라 각 모델 중 가장 우수한 방열구조를 가진 배관의 수를 확인하여 6pipe를 선정하였으며, 이후 관로의 직경 및 위치에 따른 변수 설정을 통해 우수한 방열구조를 가진 수냉식 방열판을 제작할 계획이다. 또한 선정된 방열판은 추후 풍력발전기용 전력변환기의 제작 시 적용하여 실제 구동상의 방열특성과 비교해 보고자 한다.
- 본 논문에서는 MW급 풍력발전기용 전력변환기의 IGBT 방열을 위한 수냉식 방열구조를 제안하였다. IGBT에서 발생하는 발열손실을 최대 13kW로 선정하고, 수냉식 방열구조의 배관간격 및 관로 수에 따른 방열특성을 고찰하였다.
- 본 논문에서는 풍력발전기 인버터의 방열을 위한 수냉식 방열판의 구조를 제안하였다. CosmosFloXpress 시뮬레이션 프로그램을 통해 해석 환경 및 조건을 설정하고 방열판 관로의 수를 변수로 하여 해석을 수행하였다.
가설 설정
- 시뮬레이션은 Chiller를 사용한다는 가정 하에 inlet 온도를 20°C로 설정하였으며, 질량유량은 0.3kg/s, 발열량은 방열판 윗 면에 15kW로 적용하였다.
- 인버터의 크기를 고려하여 방열판의 크기는 가로 290mm, 세로 490mm, 높이 35mm로 선정하였고, 배관은 가공 및 효율을 고려하여 직경15mm로 적용하였다. 실제 방열판과 IGBT 소자의 위치는 그림 2와 같이 배치되지만 시뮬레이션에서는 소자의 위치를 생략하고 방열판의 윗면에서 발열한다고 가정하였다. 이는 방열판 자체의 온도특성을 살펴보기 위한 것이므로 소자의 유무는 시뮬레이션에 큰 영향을 끼치지 않기 때문이다.
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