Uso de la tecnología de carburo de silicio en convertidores cc/cc para aplicaciones de aeronáutica: análisis y modelado de pérdidas

Lorenzo Fernández-Shaw, Guillermo (2019). Uso de la tecnología de carburo de silicio en convertidores cc/cc para aplicaciones de aeronáutica: análisis y modelado de pérdidas. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Uso de la tecnología de carburo de silicio en convertidores cc/cc para aplicaciones de aeronáutica: análisis y modelado de pérdidas
Author/s:
  • Lorenzo Fernández-Shaw, Guillermo
Contributor/s:
  • Alou Cervera, Pedro
  • Carmena Doblado, Jorge
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: February 2019
Subjects:
Freetext Keywords: Convertidor, MOSFET, Driver, Carburo de Silicio, Pérdidas, Disipación, Reducción de peso, Eficiencia, More Electric Aircraft, Puente completo corriente triangular, ZCS,ZVS, Indra
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Automática, Ingeniería Eléctrica y Electrónica e Informática Industrial
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Actualmente, en el diseño de aeronaves existe una gran tendencia hacia un avión más eléctrico conocido popularmente en inglés como MEA (More Electric Aircraft). Los objetivos principales de esta tendencia son reducir el peso de los aviones y el volumen de determinados elementos que forman parte de la aeronave. La reducción de peso y volumen viene acompañada de una mayor eficiencia energética y de un aumento de la seguridad y fiabilidad, aspectos clave a la hora de volar. Sin embargo, para conseguir aumentar la energía eléctrica del avión serán necesarios convertidores de potencia más grandes cuyo peso y volumen resultan de vital trascendencia. Para ello se incrementa el voltaje de 28 Vcc a 270 Vcc, permitiendo que las intensidades que circulan para la misma potencia sean un 10% de las originales. El presente Trabajo de Fin de Grado se enmarca dentro del programa Industrial Council del Centro de Electrónica Industrial de la UPM, siendo una colaboración conjunta del CEI y del departamento de electrónica de potencia de INDRA. Este trabajo se enmarca dentro de los estudios que INDRA está realizando para la mejora de los convertidores de alta potencia que se están desarrollando actualmente. El avance de la tecnología en este ámbito con el desarrollo de tecnología de dispositivos de amplio ancho de banda prohibida y especialmente la aparición de los MOSFET de SiC ha permitido un incremento en la densidad de potencia y rendimiento. Las ventajas proporcionadas por estas innovaciones se agrupan en dos bloques. El primer bloque se refiere a la posibilidad de trabajar a mayores frecuencias de conmutación. Esta característica, sumada a que la tecnología de SiC permite trabajar a altas tensiones con un mayor rendimiento y menores pérdidas de conmutación y conducción, resulta en componentes magnéticos más pequeños y la reducción del peso de los convertidores. Por otro lado, el carburo de silicio permite trabajar a mayores temperaturas de unión lo que se traduce en una reducción del tamaño y peso de las unidades de refrigeración. Ligado a los objetivos de reducción de peso y a una fiabilidad y seguridad exigentes, surge este trabajo propuesto por INDRA que consistirá en la realización de un estudio sobre unos nuevos módulos de potencia de SiC y sus drivers asociados, siendo de especial interés para varias aplicaciones aeronáuticas. La realización del estudio tiene como principal objetivo analizar la viabilidad de la aplicación de esta tecnología sobre un convertidor previo AC/CC que se desarrolló para la alimentación de un radar de barrido electrónico en plataformas aeroportadas. Los objetivos de este Trabajo de Fin de Grado son: - Estudiar los nuevos módulos de potencia de SiC para aplicaciones aeronáuticas identificando ventajas e inconvenientes de esta nueva tecnología. - Realizar un modelo de pérdidas global que sea de utilidad para INDRA. Este modelo deberá ser flexible para su posterior adaptación a otros módulos y otras topologías. - Rediseñar un convertidor DC-DC previo sustituyendo los IGBT por MOSFET de SiC, reduciendo las pérdidas globales del convertidor. - Evaluar y comparar las pérdidas de ambos diseños, obteniendo conclusiones de cada uno y validando el modelo de pérdidas. - Optimizar el nuevo modelo proporcionado por INDRA, el cual también incorpora transistores de SiC, identificando valores óptimos de frecuencia de conmutación, relación de transformación, etc.

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Item ID: 54483
DC Identifier: http://oa.upm.es/54483/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:54483
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 01 Apr 2019 05:50
Last Modified: 29 May 2019 22:30
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