Inteligentne przetworniki mocy nowej generacji do samolotów elektrycznych
Węglik krzemu (SiC) to materiał nowej generacji, który powinien umożliwić znaczące ograniczenie strat energetycznych w półprzewodnikowych układach mocy, takich jak tranzystory polowe złączowe i półprzewodnikowe (MOSFET). Moduły mocy wykorzystujące półprzewodniki SiC umożliwiają zwiększanie gęstości mocy, napięcia, temperatur pracy i częstotliwości przy jednoczesnym ograniczeniu rozpraszania ciepła. Dzięki wyeliminowaniu konieczności chłodzenia SiC wydaje się niezwykle obiecującym materiałem do budowy podzespołów elektronicznych lżejszych niż w przypadku konwencjonalnych technologii półprzewodników krzemowych. W ramach finansowanego ze środków UE projektu HYPOTHESIS (Feasibility study of intelligent high integrated power electronic module (HIPEM) for aeronautic application) prowadzone jest studium wykonalności inteligentnych, zintegrowanych modułów elektrycznych o zwiększonej mocy do użytku w samolotach bardziej elektrycznych. Moduły te będą stanowić podstawę dla projektowania podzespołów przetworników elektronicznych nowej generacji. Partnerzy projektu zdefiniowali, zaprojektowali, wytworzyli i przetestowali inteligentny moduł mocy łączący opracowane układy mocy z układem sterującym z izolowaną bramką. Nowa konstrukcja spełnia wymagania programu MEA w zakresie tworzenia mniejszych i lżejszych przetworników mocy. Prototyp inteligentnego modułu mocy wykorzystuje zaawansowane materiały zapewniające wysoką temperaturę pracy i maksymalną niezawodność. Wyniki projektu wspomogą proces wprowadzania nowych układów SiC w zastosowaniach lotniczych, szczególnie w zakresie generowania energii i projektowania siłowników elektromechanicznych. Nowe tranzystory SiC pozwolą budować mniejsze i lżejsze przetworniki mocy do samolotów bardziej elektrycznych, przyczyniając się do ograniczania zużycia paliwa i kosztów utrzymania. Wyniki przyczynią się również do zwiększenia niezawodności modułów mocy pracujących w niesprzyjających warunkach cyklicznych zmian mocy i wysokiej temperatury roboczej dzięki opracowaniu i sprawdzeniu nowych materiałów na podstawki, podłoża, mocowania kości, żele i plastiki. Wprowadzenie do eksploatacji samolotów najpierw częściowo, a docelowo całkowicie elektrycznych wiąże się z poważnymi wyzwaniami w zakresie zmniejszenia masy i objętości podzespołów. Inteligentne moduły mocy mogą się walnie przyczynić do zmniejszenia śladu węglowego przemysłu lotniczego.
Słowa kluczowe
Przetworniki mocy, samoloty elektryczne, węglik krzemu, HYPOTHESIS, inteligentny moduł mocy
