Convertidores de potencia inteligentes de última generación para aviones eléctricos
El carburo de silicio (SiC) es un material de nueva generación que se espera que reduzca de forma importante las pérdidas de energía en dispositivos semiconductores como los transistores de puerta de unión y de efecto campo metal-óxido semiconductor. Los módulos de potencia que utilizan semiconductores de potencia de SiC permiten lograr mayores densidades de potencia, tensiones, temperaturas y frecuencias y, a la vez, reducir la disipación de calor. Puesto que elimina la necesidad de equipamiento de refrigeración, el SiC resulta prometedor para obtener componentes electrónicos más ligeros frente a la tecnología de semiconductores de silicio convencional. El proyecto HYPOTHESIS (Feasibility study of intelligent high integrated power electronic module (HIPEM) for aeronautic application), financiado por la Unión Europea, realizó un estudio de viabilidad de módulos eléctricos integrados inteligentes con alta potencia, garantizando que cumplan los requisitos de las AME. Estos módulos son un elemento fundamental para el diseño de una nueva generación de componentes del convertidor electrónico. Los socios del proyecto especificaron, diseñaron, fabricaron y probaron un módulo de potencia inteligente (IPM), incluyendo tanto los dispositivos de potencia como el controlador de puerta aislado. Cumple los requisitos de las AME en cuanto al desarrollo de convertidores de potencia más pequeños y ligeros. El prototipo de IPM se basa en el uso de materiales avanzados para conseguir un funcionamiento a alta temperatura y la máxima fiabilidad. Los resultados del proyecto apoyarán la adopción de nuevos dispositivos de SiC en aplicaciones aeroespaciales, particularmente para la generación de energía y para actuadores electromecánicos. Los nuevos transistores SiC harán posibles convertidores de potencia más pequeños y ligeros para AME, al tiempo que ayudarán a reducir el consumo de combustible y los costes de mantenimiento. Los resultados también ayudarán a aumentar la fiabilidad de los módulos de potencia que operan en entornos adversos de alta temperatura y ciclos de potencia, gracias a la utilización y validación de nuevos materiales para las placas base, los sustratos, fijación de molde, geles y plástico. La llegada de una AME y, a la larga, totalmente eléctrica, plantea exigencias muy intensas en cuanto a reducciones de peso y volumen. Los IPM ofrecen muchas posibilidades de cara a reducir la huella de carbono del sector de la aviación.
Palabras clave
Convertidores de potencia, aviones eléctricos, carburo de silicio, HYPOTHESIS, módulo de potencia inteligente