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Publicação
Manutenção preditiva em semicondutores para conversores estáticos de potência
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Orientador(es)
Resumo(s)
O trabalho apresentado teve o objetivo de estudar a temática da manutenção dos conversores estáticos de potência e dos semicondutores utilizados nos mesmos. Os semicondutores são dispositivos de extrema importância nos conversores estáticos de potência utlizados em diferentes aplicações a nível industrial, em veículos elétricos entre outros sistemas ou equipamentos. O desenvolvimento de técnicas/métodos que nos permitam antecipar falhas ou monitorizar, em tempo real, o funcionamento de semicondutores têm como objetivo melhorar o desempenho dos mesmos e otimizar os processos de manutenção aplicados. Será dada atenção aos semicondutores de potência (MOSFET e IGBT) que serão estudados ao pormenor, com especial atenção para os diferentes tipos de manutenção aplicados nos mesmos e as principais causas de falhas ou envelhecimento dos dispositivos ao longo do tempo. As suas principais características serão analisadas desde a sua estrutura física ao modo de funcionamento e principais particularidades. Após os devidos estudos, serão analisados os melhores indicadores/parâmetros que poderão trazer melhores resultados na aplicação de técnicas de manutenção preditiva. Após a devida análise será dimensionado um circuito que será alvo de diferentes ensaios, inicialmente em simulação com recurso ao software LTspice, de forma a ser feita uma análise objetiva da evolução dos diferentes parâmetros que possam apresentar os melhores resultados. Depois do estudo teórico e dos resultados obtidos em simulação, os ensaios serão replicados experimentalmente. Serão ainda feitos outros testes visando explorar a integridade dos dispositivos no que diz respeito às suas características originais. Por fim, as conclusões serão retiradas, analisando todos os aspetos dos resultados obtidos e a validação dos mesmos com os ensaios obtidos em ambiente de simulação.
Abstract The present work aimed to study the maintenance of static power converters and semiconductors used in them. Semiconductors are extremely important devices in static power converters used in different industrial applications, electric vehicles and other systems or equipment. The development of techniques/methods that allow us to anticipate failures or monitor the operation of semiconductors in real time aims to improve their performance and optimize the maintenance processes applied. Power semiconductors (MOSFET and IGBT) will be studied in detail, with special attention to the different types of maintenance applied to them and the main causes of failure or aging of the devices over time. Its main characteristics will be analyzed from its physical structure to the way it works and main particularities. After the due studies, the best indicators/parameters that can bring better results in the application of predictive maintenance techniques will be analyzed. Based on the study carried out, a circuit will be dimensioned that will be subject to different tests, initially in simulation using the LTspice software, in order to make an objective analysis of the evolution of the different parameters that can present the best results. After the theoretical study and the results obtained in simulation, the tests will be experimentally replicated. Further tests will be carried out to explore the integrity of the devices about their original characteristics. Finally, the conclusions will be described, analyzing all aspects of the results obtained and their validation with the tests obtained through simulation.
Abstract The present work aimed to study the maintenance of static power converters and semiconductors used in them. Semiconductors are extremely important devices in static power converters used in different industrial applications, electric vehicles and other systems or equipment. The development of techniques/methods that allow us to anticipate failures or monitor the operation of semiconductors in real time aims to improve their performance and optimize the maintenance processes applied. Power semiconductors (MOSFET and IGBT) will be studied in detail, with special attention to the different types of maintenance applied to them and the main causes of failure or aging of the devices over time. Its main characteristics will be analyzed from its physical structure to the way it works and main particularities. After the due studies, the best indicators/parameters that can bring better results in the application of predictive maintenance techniques will be analyzed. Based on the study carried out, a circuit will be dimensioned that will be subject to different tests, initially in simulation using the LTspice software, in order to make an objective analysis of the evolution of the different parameters that can present the best results. After the theoretical study and the results obtained in simulation, the tests will be experimentally replicated. Further tests will be carried out to explore the integrity of the devices about their original characteristics. Finally, the conclusions will be described, analyzing all aspects of the results obtained and their validation with the tests obtained through simulation.
Descrição
Palavras-chave
Semicondutor de potência Conversores estáticos de potência MOSFET IGBT Manutenção preditiva LTspice Power semiconductor Static power converters Predictive maintenance