Mejorar la confiabilidad de los dispositivos semiconductores en convertidores de energía
Autores: Nguyen, Minh Hoang; Kwak, Sangshin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Mejorar la confiabilidad de los dispositivos semiconductores en convertidores de energía
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Dispositivos semiconductores de potencia
Fiabilidad
Transistores bipolares de puerta aislada
Monitoreo de condiciones
Control térmico activo
Tiempo de vida útil restante
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
Como uno de los componentes más vulnerables a las condiciones de temperatura y ciclos de temperatura en los sistemas de convertidores de electrónica de potencia en campos de aplicación como la energía eólica, vehículos eléctricos, sistemas de accionamiento, etc., los dispositivos semiconductores de potencia son motivo de gran preocupación en términos de fiabilidad. Debido a la amplia utilización de dispositivos semiconductores de potencia en diversas aplicaciones de energía, especialmente los transistores bipolares de puerta aislada (IGBT), se han estudiado extensamente métodos para aumentar la fiabilidad de los dispositivos semiconductores de potencia. Este estudio revisa comparativamente los avances recientes en el área de investigación de fiabilidad para dispositivos semiconductores de potencia, incluyendo técnicas de monitoreo de condiciones (CM), control térmico activo (ATC) y estimación de la vida útil restante (RUL). A diferencia de estudios de revisión anteriores, esta revisión técnica se lleva a cabo con el objetivo de proporcionar una visión general exhaustiva de la correlación entre diversas técnicas de mejora de la fiabilidad y discutir los méritos y deméritos correspondientes mediante el uso de 144 documentos relacionados actualizados. Se investiga primero la estructura y el mecanismo de falla de los dispositivos semiconductores de potencia. Luego se comparan diferentes indicadores de falla y técnicas de CM asociadas recientes. Se resumen los enfoques de ATC siguiendo el tipo de sistemas de convertidores. Además, se examinan las técnicas de estimación de RUL. Este artículo concluye con los desafíos resumidos para futuras oportunidades de investigación en cuanto a la mejora de la fiabilidad.
Descripción
Como uno de los componentes más vulnerables a las condiciones de temperatura y ciclos de temperatura en los sistemas de convertidores de electrónica de potencia en campos de aplicación como la energía eólica, vehículos eléctricos, sistemas de accionamiento, etc., los dispositivos semiconductores de potencia son motivo de gran preocupación en términos de fiabilidad. Debido a la amplia utilización de dispositivos semiconductores de potencia en diversas aplicaciones de energía, especialmente los transistores bipolares de puerta aislada (IGBT), se han estudiado extensamente métodos para aumentar la fiabilidad de los dispositivos semiconductores de potencia. Este estudio revisa comparativamente los avances recientes en el área de investigación de fiabilidad para dispositivos semiconductores de potencia, incluyendo técnicas de monitoreo de condiciones (CM), control térmico activo (ATC) y estimación de la vida útil restante (RUL). A diferencia de estudios de revisión anteriores, esta revisión técnica se lleva a cabo con el objetivo de proporcionar una visión general exhaustiva de la correlación entre diversas técnicas de mejora de la fiabilidad y discutir los méritos y deméritos correspondientes mediante el uso de 144 documentos relacionados actualizados. Se investiga primero la estructura y el mecanismo de falla de los dispositivos semiconductores de potencia. Luego se comparan diferentes indicadores de falla y técnicas de CM asociadas recientes. Se resumen los enfoques de ATC siguiendo el tipo de sistemas de convertidores. Además, se examinan las técnicas de estimación de RUL. Este artículo concluye con los desafíos resumidos para futuras oportunidades de investigación en cuanto a la mejora de la fiabilidad.