Le pilote de grille intelligent améliore la durée de vie des convertisseurs de puissance

Le pilote de grille intelligent améliore la durée de vie des convertisseurs de puissance

Mensonge Wang. Crédit : Université de technologie d’Eindhoven

Le chercheur Lie Wang a développé un pilote de grille intelligent pour les composants de commutation dans le convertisseur de puissance, améliorant considérablement la durée de vie et la fiabilité des convertisseurs de puissance.

Les convertisseurs d’électronique de puissance pénètrent la vie quotidienne dans de nombreux endroits. Ces convertisseurs électroniques convertissent l’énergie électrique, provenant des batteries ou du réseau, en tensions et courants appropriés pour les appareils électriques tels que l’éclairage LED, les moteurs électriques, les processeurs et les alimentations des centres de données. Cependant, si l’électronique de puissance tombe en panne, ces appareils tombent en panne. Le chercheur Lie Wang a développé un pilote de grille intelligent pour les composants de commutation dans le convertisseur de puissance, améliorant considérablement la durée de vie et la fiabilité des convertisseurs de puissance.

Avec le rythme croissant de l’électrification mondiale, les convertisseurs d’électronique de puissance pénètrent davantage dans un large éventail d’applications, telles que l’automobile, les réseaux intelligents, la traction, les énergies renouvelables, l’aérospatiale, la santé et les équipements portables. Ces dernières années, un nombre croissant de commutateurs de puissance ont été incorporés dans les convertisseurs de puissance (par exemple, les convertisseurs utilisés pour faire fonctionner l’étage de plaquette dans les machines de lithographie ASML ou alimenter les scanners IRM) pour augmenter la puissance traitée et la précision de sortie.

Échec du vieillissement

L’interrupteur d’alimentation est l’un des composants les plus vulnérables ; par conséquent, la durée de vie de ces dispositifs influence de manière significative la fiabilité ou la disponibilité des convertisseurs d’électronique de puissance. L’un des mécanismes de défaillance des interrupteurs de puissance est la défaillance due au vieillissement due aux variations de température, qui prend généralement plusieurs années à se produire.

Par exemple, dans un bus urbain entièrement électrique, l’interrupteur d’alimentation refroidit à chaque arrêt et chauffe à l’accélération, ce qui génère une variation de température pouvant atteindre 50 °C. En supposant que le bus de la ville circule 12 heures par jour et s’arrête toutes les 2,5 minutes, l’interrupteur d’alimentation durera moins de 10 ans en raison de ces variations de température.

Dans les machines de lithographie d’ASML, la platine de plaquette se déplace jusqu’à 10 Hz avec une vitesse et une accélération très élevées, créant jusqu’à 25 °C d’oscillation de température. Ici, en fonctionnement 24 heures sur 24, la durée de vie de l’interrupteur d’alimentation sera inférieure à cinq ans. L’usure de l’interrupteur d’alimentation causée par la variation de température est la cause première du problème de vieillissement pendant le fonctionnement normal.

Vers une électronique de puissance plus fiable

Le doctorat de Wang. la recherche visait à développer un pilote de grille intelligent et la méthode de contrôle associée pour les interrupteurs de puissance afin d’ajuster leurs pertes afin de réduire activement les variations de température. En outre, le pilote de grille offre une intégration flexible dans les convertisseurs de puissance et fonctionne automatiquement en fonction des conditions de fonctionnement, par exemple, charge lourde ou charge légère. Les résultats de la recherche montrent une amélioration de la durée de vie de 53 % pour les interrupteurs de puissance dans un entraînement par moteur électrique fonctionnant à grande vitesse et de 42 % dans un scénario de fonctionnement à basse vitesse.

Cette recherche facilite les étapes vers des convertisseurs d’électronique de puissance plus fiables. À l’avenir, la recherche se poursuivra et conduira à des convertisseurs d’électronique de puissance meilleurs et plus fiables avec une durée de vie améliorée pour les composants du commutateur de puissance.

Lie Wang a soutenu sa thèse de doctorat, intitulée “Réduction du stress thermique des transistors de puissance. Pilotage de grille dynamique basé sur un modèle appliqué aux commandes de moteurs électriques” le 10 mars.


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Fourni par l’Université de technologie d’Eindhoven

Citation: Le pilote de porte intelligent améliore la durée de vie des convertisseurs de puissance (18 mars 2022) récupéré le 18 mars 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-03-intelligent-gate-driver-lifetime-power.html

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