Lämmönsiirtomateriaalien sopivuus taajuusmuuttajasovelluksissa

Abstract

Tässä insinöörityössä on pyritty tekemään sekä yhteenveto ABB Drives Oy:llä meneillään olevista testeistä että tunnistamaan lämmönsiirtomateriaaleihin vaikuttavia muuttujia. Tutkimus on laadittu Product Engineering -osastolle, ABB Drives Oy:n Low Power AC -tulosyksikölle.

Aluksi tutkimus perehtyy taajuusmuuttajan sekä IGBT-moduulin toimintaperiaatteeseen. Seuraavaksi syvennytään IGBT-moduulin rakenteeseen sekä kuvaillaan lämmön eri siirtymistapoja. Tämän jälkeen työssä keskitytään kertomaan lyhyesti eri muuttujista, jotka tulisi huomioida lämmönsiirtomateriaalia valittaessa. Lopuksi esitellään erilaisia testaustapoja ja tuloksia, sekä niihin vaikuttaneita tekijöitä.

Lopputyön havainnot osoittivat alan tutkimuksen olevan riittämätöntä lämmönsiirtomateriaalien fysikaalisten toimintojen ymmärtämiseksi. Lämmönsiirtomateriaalien sekä ympäristön muuttujien vaikutusten tuntemus on tärkeää IGBT-moduulien lämmönhallinnassa, kun lämmönsiirtomateriaaleja halutaan hyödyntää mahdollisimman tehokkaasti taajuusmuuttajasovelluksissa.

Insinöörityön lopputuloksena syntyi tutkielma, joka auttanee ymmärtämään lämmönsiirtomateriaalien ominaisuuksia sekä niihin vaikuttavia muuttujia.

This paper aims both at outlining all of the on-going testing done at ABB Drives incorporated as well as identifying the variables affecting thermal conductivity (TC) materials. The research was done for the Product Engineering department of ABB Low Power AC Drives profit center.

First, the study takes a more in-depth look at two major issues, comprising the principles of the frequency converter, IGBT module functions and structure, as well as describing the different ways of thermal transfer; in addition, the paper gives a brief account on different variables that require consideration regarding the choices in TC materials. To conclude, this thesis presents various testing methods and results, as well as factors affecting them.

The observations support the notion that the research in the field is insufficient for proper understanding of the physical reactions of TC materials. If the aim is to maximize the efficiency of TC materials in frequency converter applications, knowledge on both TC material and the environment variable impact is key in IGBT module thermal management.

What this thesis provides is a framework to further the data on TC material properties, in-cluding the variables affecting these materials.