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Fiabilidad en componentes de electrónica de potencia

Authors: Darnell Pascual, Guillermo;

Fiabilidad en componentes de electrónica de potencia

Abstract

El trabajo de fin de máster se centra en realizar un estudio de fiabilidad de semiconductores en un inversor trifásico para aplicaciones de tracción. En específico, este proyecto busca analizar tanto el comportamiento térmico como la fiabilidad de un MOSFET SiC, conmutando en el convertidor del vehículo. Para llevar a cabo este análisis, el trabajo se desglosa en varias partes. Primeramente, se realiza un análisis térmico de los semiconductores presentes en el convertidor, tanto el MOSFET como el diodo. Se calculan las potencias de pérdidas, debidas a la conducción y conmutación de los dispositivos, y posteriormente se simula su comportamiento térmico estimando su temperatura de unión. Se utiliza PLECS como el software de simulación, y se obtiene como resultado un perfil de temperaturas de unión del MOSFET cuando el vehículo realiza un ciclo de conducción de tipo WLTP. Seguidamente, se presenta el algoritmo de conteo Rainflow, el cual tiene como función descomponer el perfil de temperaturas obtenido en el primer capítulo en ciclos térmicos más simples. De esta forma, se consigue identificar todas las oscilaciones térmicas relevantes a lo largo del perfil de temperaturas completo. A continuación, se realiza la predicción de vida útil del semiconductor, MOSFET. Se investigan dos diferentes modelos empíricos lifetime y se evalúa el daño acumulado usando la regla de Miner y los ciclos identificados por el algoritmo de conteo. Los resultados obtenidos reflejan la vida útil predicha por los modelos lifetime y la distancia que recorrerían. Finalmente, se evalúa la fiabilidad del MOSFET. Se simula la vida útil del semiconductor considerando variabilidad en los parámetros de los modelos. De esta forma se estima la distribución estadística del lifetime en una población y consecuentemente obteniendo las curvas de fiabilidad. Por último, se compara la fiabilidad obtenida por los dos modelos de predicción de vida útil empleados.

Country
Spain
Keywords

Semiconductors, Convertidors continu-altern, Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria mecànica::Motors::Motors elèctrics, Electric inverters

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