Väitös: Elinkaarikustannusmalli tehoelektronisten suuntaajien suunnittelussa

Aleksi Mattsonin väitöskirjassa tutkitaan tasasähköjakelussa käytettyjen tehoelektronisten suuntaajien suunnittelua elinkaarikustannusmallilla. Tavoitteena on selvittää, mitä tyypillisen sähkönkuluttajan syöttämiseen käytetyn tehoelektronisen suuntaajan suunnittelussa tulisi huomioida ja poikkeaako jokin osa-alue merkittävästi esimerkiksi tyypillisestä teollisuuden sovelluksesta, kun laite yritetään optimoida minimoimalla sen elinkaarikustannus.

Suuntaajan suunnitteluprosessissa hyödynnetään yhtenä tulosuureena sähkönkuluttajien kuormitusprofiileja ja vertailukohtana käytetään tilannetta, jossa suuntaajaa ajetaan sen maksimiteholla. Väitöskirjan tuloksena todetaan, että tutkitussa sovelluksessa tulisi hyödyntää kuormitusprofiileja suunnittelun yhteydessä. Sähkönkuluttajan kiinteistössä käytetyt suojalaitteet aiheuttavat lisäksi merkittäviä rakenteellisia sekä kustannuksellisia muutoksia suuntaajaan ja täten suojalaitteet ovat yksi merkittävimmistä tekijöistä, jotka tulisi myös huomioida suunnitteluvaiheessa.

Toteutunut laitteen rakenne eroaa lisäksi merkittävästi tyypillisestä teollisuuden sovelluksesta, jossa painotetaan laitteen suorituskykyä lähellä sen maksimitehoa. Vaikka nykyinen trendi on uusien teknologioiden myötä nostaa laitteiden sisäistä taajuutta korkeammaksi, jotta suuntaajan fyysistä kokoa saataisiin pienennettyä, ei tämä välttämättä johda elinkaarikustannusten pienenemiseen tutkitussa sovelluksessa, koska taajuuden nosto tyypillisesti huonontaa suuntaajan energiatehokkuutta osateholla, jolla laite käy tässä sovelluksessa suurimman osan ajasta sähkönkuluttajan kuormitusprofiilin perusteella.

Tulosten perusteella voidaan todeta, että sähkönkuluttajan kuormitusprofiili ja suojalaitteet olisi syytä huomioida kaikenlaisissa sovelluksissa, joissa sähkönkuluttajaa syötetään tehoelektroniikalla, jos tavoitteena on elinkaarikustannusten minimointi.  Tämän lisäksi korkeiden suuntaajan sisäisten taajuuksien tavoittelu ei välttämättä johda toivottuun tulokseen sovelluksesta riippuen, vaikka nykyinen trendi onkin pyrkiä yhä korkeampiin taajuuksiin, jotta laitteiden fyysistä kokoa saataisiin pienemmäksi. 

 

----------------------

Väitöstilaisuus: Aleksi Mattsson

 

Diplomi-insinööri Aleksi Mattssonin väitöskirja Design of Customer-End Converter Systems for Low Voltage DC Distribution from a Life Cycle Cost Perspective (Tasasähköjakelussa sähkönkuluttajien syöttöön käytettyjen suuntaajien suunnittelu elinkaarikustannusmallilla) tarkastettiin 15.6.2018 klo 12 Ylioppilastalon auditoriossa. Vastaväittäjänä toimi professori Braham Ferreira, Delft University of Technology, Alankomaat. Kustoksena toimi professori Pertti Silventoinen Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta.

 

Aleksi Mattsson, Master of Science in Technology, defended his doctoral dissertation at LUT on June 15th at noon, in the Auditorium of the Student Union House at LUT. His dissertation is titled Design of Customer-End Converter Systems for Low Voltage DC Distribution from a Life Cycle Cost Perspective. Professor Braham Ferreira of Delft University of Technology, Netherlands acted as opponent. Professor Pertti Silventoinen of Lappeenranta University of Technology acted as custos.

 

----------------------

 

Kirjastotiedot:

 

Väitöskirja on julkaistu yliopiston Acta Universitatis Lappeenrantaensis -tutkimussarjassa numero 801. ISBN 978-952-335-239-1 ja ISSN 1456-4491. Väitöskirja on luettavissa Lappeenrannan teknillisen yliopiston LUTPub-tietokannassa osoitteessahttps://www.doria.fi/handle/10024/158260. Väitöskirjan painetun version voi ostaa Aalef-kirjakaupasta, puh. 044 744 5511 tai kirjakauppa(at)aalef.fi sekä LUT Shopin verkkokaupasta osoitteessa https://lutshop.lut.fi.

 

The dissertation has been published in the Acta Universitatis Lappeenrantaensis research series number 801 of the university. ISBN 978-952-335-239-1, ISBN 978-952-335-240-7 (PDF), ISSN 1456-4491. The electronic version can be found from LUTPub-database https://www.doria.fi/handle/10024/158260. A printed version of the dissertation may be purchased from the Aalef bookstore, tel. +358 44 744 5511, or at kirjakauppa@aalef.fi or online from the LUT Shop: https://lutshop.lut.fi/.