Overheat merupakan salah satu mode kegagalan pada komponen elektronik yang dapat mengurangi reability komponen. Semua komponen elektronik termasuk 3-phase inverter dapat menghasilkan rugi-rugi daya berupa panas. Panas yang dihasilkan harus seimbang dengan pendinginan sehingga dapat menghindari terjadinya overheat. Disipasi panas pada 3-phase inventer disebabkan oleh internal resistance Mosfet,Switching loss, dan faktor lainnya. Pendinginan dapat menggunakan media pendingin cair maupun penambahan area kontak dengan udara melalui pin fin heatsink. Paper ini membahas optimasi ukuran pin fin yang sesuai untuk 3-phase inverter dengan simulasi serta divalidasi secara eksperimen menggunakan Thermal Camera. Metode simulasi ini digunakan agar menghasilkan desain pendinginan yang sesuai dengan kebutuhan tanpa memerlukan banyak waktu sekaligus dapat menghemat biaya prototipe.
Disipasi panas pada 3-Phase Inverter terdiri dari conduction loss, switching loss, dead time loss, Gate charge loss. Inverter ini menggunakan 48 Mosfet tipe IRFB4115 dengan masing-masing memiliki disipasi panas pada saat load sebesar 30 KW. Simulasi menggunakan Cumputational Fluid Dynamic (CFD) dengan temperatur lingkungan diatur sebesar 28oC. Sehingga diperoleh distribusi temperatur hasil simulasi. Hasil simulasi tersebut divalidasi dengan eksperimen dengan skema pengujian sebagai berikut:
Dihasilkan perbandingan distribusi temperatur dari eksperimen dan simulasi. Diperoleh perbandingan hasil pengukuran temperatur saat eksperimen dan hasil simulasi pada titik yang sama Sehingga hasil simulasi dapat diterima kebenarannya dengan tleransi error sebesar 卤 1.75%. Selanjutnya model simulasi ini digunakan untuk mengoptimalkan jumlah pin fin heatsink dengan daya inverter sebesar 30 kW. Temperatur maksimum Mosfet pada kondisi ini adalah 117 oC, lebih rendah dari temperatur kritis Mosfet. Oleh karena itu, Inverter dengan beban maksimum 30 kW dapat didinginkan secara optimal menggunakan konfigurasi 12 buah fin dengan panjang 12 mm.
Penulis: Agus Mukhlisin, ST.MT
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Agus Mukhlisin et al., 淓xperimental and Simulation Approach of Cooling System in 3-Phase Inverter using Extended Surface, Int J Pow Elec & Dri Syst, Vol. 13, No. 4, 2022, doi: 10.11591/ijpeds.v13.i4.pp2313-2323.
