대용량 전기 구동 시스템에 적용된 SiC 인버터 냉각채널 구조의 열적 최적설계

Abstract

본 연구는 대용량 전기 구동 시스템에 적용된 SiC 인버터 냉각시스템의 구조에 대해 열적으로 최적설계하는 데에 목적을 두고 진행하였다. 대용량 인버터는 가장 큰 발열원인 SiC 기반 MOSFET 모듈과 그 외 5가지의 발열체들로 구성되어 있다. 각각의 전자소자들이 최대 허용온도 범위 내에서 작동될 때 안정한 성능을 유지할 수 있기 때문에 냉각 채널의 최적화가 필요하다. 이 연구에서는 대용량 전기 인버터의 열적 안정성 확보에 적합한 최적설계방법인 점진적이차반응표면법을 이용하여 목적함수로는 발열체의 온도 최소화로 설정하였고, 구속조건은 인버터 전/후단부 압력 강하량과 발열체 허용 최고 온도를 부여하였으며, 제어변수는 유량 분배 배플과 열교환 fin의 길이, 지름, 순 방향 pitch, 직교 방향 pitch로 설정하였다. 점진적이차반응표면법을 통해 매개변수 분석을 하여 각 변수들의 기여도를 찾을 수 있으며, 알고리즘의 결과값과 전산해석의 값의 오차율을 비교하여 이 연구에 쓰인 최적화기법의 타당성을 판단할 수 있다.