Sobre la estimación de vida útil de los MOSFET de potencia de SiC para aplicaciones de accionamiento de motores
Autores: Barbagallo, Carmelo; Rizzo, Santi Agatino; Scelba, Giacomo; Scarcella, Giuseppe; Cacciato, Mario
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Sobre la estimación de vida útil de los MOSFET de potencia de SiC para aplicaciones de accionamiento de motores
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Vida útil
MOSFET de potencia SiC
Accionamientos eléctricos
Pérdidas de potencia promedio
Temperaturas de unión
Escenarios de operación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 45
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo presenta un procedimiento paso a paso para estimar la vida útil de los MOSFET de potencia de SiC discretos que equipan inversores trifásicos de motores eléctricos. Se analizó el estrés de cada dispositivo de potencia cuando se somete a saltos térmicos de unos pocos grados hasta aproximadamente 80 grados Celsius, comenzando desde el cálculo de las pérdidas de potencia promedio y el compromiso del motor eléctrico. Se consideró un perfil de misión personalizable donde, teniendo en cuenta las condiciones de trabajo del motor, se pueden calcular las pérdidas de potencia promedio y las temperaturas de unión de los MOSFET de SiC que componen el inversor. La herramienta explota la teoría de Coffin-Manson, el recuento de ciclos de lluvia y la regla de Miner para la estimación de la vida útil de los dispositivos de potencia semiconductores. Se investigaron diferentes escenarios de funcionamiento, destacando su impacto en la vida útil de los dispositivos MOSFET de SiC. El procedimiento de estimación de la vida útil se realizó con el objetivo principal de mantener esfuerzos computacionales limitados, al tiempo que proporciona una evaluación efectiva de los efectos térmicos. El método nos permite configurar cualquier perfil de misión genérico a partir del modelo del motor eléctrico. Esto nos da la posibilidad de comparar varios escenarios de funcionamiento del motor y predecir las peores condiciones de funcionamiento para los dispositivos de potencia. Finalmente, aunque la herramienta de estimación de la vida útil se aplicó a dispositivos de MOSFET de potencia de SiC para una aplicación de propósito general, se puede extender a cualquier tipo de tecnología de interruptor de potencia.
Descripción
Este trabajo presenta un procedimiento paso a paso para estimar la vida útil de los MOSFET de potencia de SiC discretos que equipan inversores trifásicos de motores eléctricos. Se analizó el estrés de cada dispositivo de potencia cuando se somete a saltos térmicos de unos pocos grados hasta aproximadamente 80 grados Celsius, comenzando desde el cálculo de las pérdidas de potencia promedio y el compromiso del motor eléctrico. Se consideró un perfil de misión personalizable donde, teniendo en cuenta las condiciones de trabajo del motor, se pueden calcular las pérdidas de potencia promedio y las temperaturas de unión de los MOSFET de SiC que componen el inversor. La herramienta explota la teoría de Coffin-Manson, el recuento de ciclos de lluvia y la regla de Miner para la estimación de la vida útil de los dispositivos de potencia semiconductores. Se investigaron diferentes escenarios de funcionamiento, destacando su impacto en la vida útil de los dispositivos MOSFET de SiC. El procedimiento de estimación de la vida útil se realizó con el objetivo principal de mantener esfuerzos computacionales limitados, al tiempo que proporciona una evaluación efectiva de los efectos térmicos. El método nos permite configurar cualquier perfil de misión genérico a partir del modelo del motor eléctrico. Esto nos da la posibilidad de comparar varios escenarios de funcionamiento del motor y predecir las peores condiciones de funcionamiento para los dispositivos de potencia. Finalmente, aunque la herramienta de estimación de la vida útil se aplicó a dispositivos de MOSFET de potencia de SiC para una aplicación de propósito general, se puede extender a cualquier tipo de tecnología de interruptor de potencia.