Des convertisseurs de puissance intelligents de nouvelle génération pour les avions électriques
Le carbure de silicium (SiC) est un matériau de prochaine génération qui devrait réduire de manière significative les pertes de puissance dans les dispositifs de semi-conducteurs tels que les portes de jonction et les transistors de semi-conducteurs en oxyde de métal à effet de champ. Les modules de puissance qui utilisent des semi-conducteurs de puissance en SiC permettent des densités électriques, des tensions, des températures et des fréquences plus élevées tout en réduisant la dissipation de chaleur. Les SiC permettraient d'éliminer les besoins en équipements de refroidissement et s'avèrent prometteurs pour des composants électroniques plus légers que les technologies de semi-conducteurs conventionnels en silicium. Le projet HYPOTHESIS (Feasibility study of intelligent high integrated power electronic module (HIPEM) for aeronautic application), financé par l'UE, a réalisé une étude de faisabilité de modules électriques intelligents intégrés de grande puissance répondant aux exigences d'avions plus électriques. Ces études constituent un pavé central sur lequel bâtir la conception de composants de convertisseurs électroniques de prochaine génération. Les partenaires du projet ont défini, conçu, fabriqué et testé un module de puissance intelligent (MPI) comprenant les dispositifs de puissance et la commande de grille isolée. Ce dernier respecte les exigences des avions plus électriques en ce qui concerne la création de convertisseurs de puissance plus compacts et plus légers. Le MPI prototype exploite des matériaux avancés pour une utilisation à haute température avec une fiabilité hors pair. Les résultats du projet permettront d'adopter de nouveaux dispositifs en SiC dans l'aérospatiale, notamment pour la production de courant et les actionneurs électromécaniques. Les nouveaux transistors SiC autoriseront des convertisseurs de puissance plus compacts et plus légers pour les avions plus électriques tout en réduisant la consommation de carburant et les frais d'entretien. Les résultats permettront par ailleurs d'augmenter la fiabilité des modules de puissance utilisés dans les cycles les plus rudes et les hautes températures grâce à l'utilisation et la validation de nouveaux matériaux pour les châssis, les substrats, la fixation de la puce, les gels et le plastique. L'arrivée d'un avion plus électrique avant de devenir tout électrique implique des besoins élevés en termes de réduction de poids et de volume. Les MPI ont le pouvoir de réduire l'empreinte carbone du secteur aéronautique.
Mots‑clés
Convertisseurs de puissance, avion électrique, carbure de silicium, HYPOTHESIS, module d'alimentation intelligent
