Optimization of cooling circuit in liquid cooled frequency converters

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2010
Major/Subject
Koneensuunnitteluoppi
Mcode
Kon-41
Degree programme
Language
fi
Pages
(9) + 100 s. + liitt. 17
Series
Abstract
Liquid cooling is increasingly used in frequency converters. In this cooling principle, the heat losses of power electronics components are transferred to the circulating coolant. This thesis aims to discover the optimized cooling circuit system and the most suitable components. First, this thesis defines the focus of cooling circuit. Theory of fluid dynamics was applied to explore the phenomena in the cooling circuit system. The next phase was to compare and evaluate various circuit solutions and components. Next, the requirements for potential cooling circuit solutions were defined. The earlier information was utilized and distinctive circuit options were formed. These combinations were evaluated, and three of them were selected to the further procedures. The final three cooling circuit options were analyzed using three different methods. The flow characteristics were calculated and measured. Production assembly times were estimated with the specific software tool. In addition, the cost of components were accumulated and compared. Finally, the results of analysis methods show clear differences between the options. The conclusions were made and the optimized solution was considered. Finally, this thesis offers a solution for an optimal cooling circuit.

Taajuusmuuttajissa käytetään yhä yleisemmin nestejäähdytystä, jossa tehoelektroniikan komponenttien tehohäviöt johdetaan järjestelmässä kiertävään nesteeseen. Tässä työssä pyritään löytämään tälle nestekierrolle optimaalinen toteutustapa sekä parhaiten soveltuvimmat komponentit. Työn alkuvaiheessa rajattiin tutkittava nestekierron alue. Tämän jälkeen tässä alueessa tapahtuviin ilmiöihin perehdyttiin hydrodynamiikan teorian pohjalta. Seuraavaksi tarkasteltiin erilaisia nestekiertoratkaisuja ja järjestelmään soveltuvia komponenttivaihtoehtoja, joiden ominaisuuksia arvioitiin. Jäähdytysjärjestelmälle määriteltiin vaatimukset, joiden perusteella mahdollisia nestekiertoratkaisuja ryhdyttiin kokoamaan. Työn aikaisemman tarkastelun perusteella muodostettiin useita erilaisia ratkaisuyhdistelmiä, joista kolme soveltuvinta vaihtoehtoa valittiin käsiteltäviksi tutkimuksen myöhempiin vaiheisiin. Lopulliset kolme nestekierron toteutusvaihtoehtoa analysoitiin kolmen menetelmän avulla. Ratkaisujen virtausominaisuudet määritettiin laskelmilla ja mittauksilla. Vaihtoehtojen tuotannosta aiheutuvat kokoonpanoajat arvioitiin erillistä työkalua käyttämällä. Lisäksi kokonaisuuksien sisältämien komponenttien kustannuksille muodostettiin vertailu. Työn loppupuolella esitettiin analysointimenetelmillä saavutetut tulokset. Ne kuvasivat hyvin ratkaisujen välisiä eroavaisuuksia eri ominaisuuksien suhteen. Tulosten perusteella toteutettiin johtopäätökset ja pohdittiin optimaalista nestekiertototeutusta kolmen vertailtavan vaihtoehdon väliltä. Tämän jälkeen muodostettiin näkemys parhaasta nestekierron kokonaisratkaisusta.
Description
Supervisor
Pietola, Matti
Thesis advisor
Piironen, Ville
Keywords
liquid cooled, nestejäähdytteinen, cooling circuit, nestekierto
Other note
Citation