AEROBL – Busbar laminé pour convertisseur statique d’énergie électrique en milieu aéronautique

AEROBL – Busbar laminé pour convertisseur statique d’énergie électrique en milieu aéronautique

À propos de ce projet

Thème

Contexte

Un busbar laminé réalise les connexions entre les composants semi-conducteurs et passifs d’un convertisseur statique d’énergie électrique.

Les composants semi-conducteurs à grand gap comme le SiC ou le GaN permettent des commutations à des fréquences plus élevées, et autorisent ainsi la conception de convertisseurs plus compacts et plus performants. Mais les contraintes induites sur les connexions busbars laminés sont alors fortes et nécessitent d’améliorer leur conception.

Ces évolutions technologiques sont de plus en plus présentes dans l’aviation notamment, sous l’impulsion de l’électrification croissante du secteur. L’effet de l’altitude est particulièrement délétère pour les convertisseurs car une faible pression favorise l’apparition de décharges partielles qui provoquent une usure électrique de l’isolation.

Objectifs

Les travaux engagés visent à participer à l’adaptation des busbars laminés aux évolutions des composants semi-conducteurs de puissance, lesquels opèrent dans des systèmes d’interconnexions soumis à des contraintes sévères. Ces busbars doivent démontrer une fiabilité tout au long de la durée d’exploitation du système. Ces travaux pourront être déclinés en trois objectifs opérationnels :

• Caractériser le comportement d’un busbar laminé en environnement aéronautique simulé avec la mise au point d’un modèle de prédiction du seuil d’apparition des décharges partielles en fonction de la géométrie du busbar laminé, des matériaux et des procédés utilisés.
• Évaluer le vieillissement électrique d’un busbar laminé avec suivi de l’évolution des décharges partielles. L’objectif sera de disposer d’outils théoriques permettant d’évaluer « a priori » la durée de vie de différentes solutions d’isolation en le comparant à des solutions plus traditionnelles disposant d’un retour d’expérience conséquent sur ce point.
• Introduire des matériaux qui résistent longtemps aux décharges partielles pour faire un saut technologique important vers les tensions élevées tout en gardant des faibles épaisseurs et des inductances de connexions faibles

Pour mener à bien les travaux, le Laboratoire Systèmes Electrotechniques et Environnement (LSEE) spécialisé en génie électrique, évalue le vieillissement électrique des busbars. AUXEL propose un nombre restreint de busbars expérimentaux représentatifs de leurs besoins.

Retombés

Les différents objectifs opérationnels aideront à répondre aux futurs besoins des connexions de circuits électroniques de puissance en général et en particulier pour des avions électriques. Ils permettront :

• La mise en place de règles de conception des busbars dans des conditions sévères qui ne sont pas encore établies grâce au développement d’un outil de simulation des décharges partielles.
• L’amélioration de la fiabilité du système d’isolation électrique, notamment en étudiant leurs vieillissements.
• L’optimisation de la conductivité thermique grâce à l’utilisation d’isolation électrique basée sur les vernis et résines d’enrobage électrique (VILB : Varnished & Insulated Laminated Busbar) conçu par AUXEL et le LSEE.

Grâce à ces améliorations, la durée de vie des busbars pourra être augmentée de façon inédite.