Seis agentes de la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación (RVCTI) colaboran para aumentar la fiabilidad de componentes críticos en convertidores de electrónica de potencia
El proyecto CONFIA, coordinado por Tecnalia, cuenta con la participación de la Escuela Politécnica de Mondragon Unibertsitatea (MU-EPS), EHU, Ikerlan, Zigor R&D y BASQUENERGY Cluster, y está subvencionado por el Gobierno Vasco a través del programa Elkartek.
Los convertidores de electrónica de potencia contribuyen a procesar más del 70% de la electricidad a nivel global y se emplean en una gran variedad de aplicaciones: generación de energía de origen renovable – eólica o solar fotovoltaica –, servicios auxiliares a la red eléctrica, movilidad eléctrica, etc.
En todos los casos, la fiabilidad de dichos convertidores es clave, tanto desde el punto de vista de la seguridad como de la rentabilidad de la aplicación (inversión y mantenimiento). A modo de ejemplo, el convertidor de potencia representa, aproximadamente, un 37% y 13% de los fallos en sistemas de generación fotovoltaica y eólica, respectivamente.
Los diferentes componentes en el interior de un convertidor de potencia, como los semiconductores o los elementos pasivos – inductancias y condensadores – sufren un proceso físico de degradación, particular para cada uno de ellos, a lo largo de la vida útil del equipo.
En este contexto ha arrancado su actividad CONFIA, un proyecto de investigación fundamental colaborativa que nace con el objetivo de investigar y desarrollar tecnologías que permitan estimar el estado de degradación y aumentar la fiabilidad de los dos componentes de convertidores de electrónica de potencia con mayor tasa de fallos: los semiconductores de potencia y los condensadores. En el caso de los semiconductores de potencia, el proyecto se centra en la tecnología de módulos IGBTs de silicio (transistores bipolares de compuerta aislada con silicio, por sus siglas en inglés) debido a su gran implantación en diversos sectores relacionados con la energía.
Entre los objetivos específicos de CONFIA se plantea crear modelos para caracterizar los procesos físicos de funcionamiento y degradación termo-mecánica de IGBTs y condensadores de potencia; desarrollar sistemas de medida no invasivos que permitan monitorizar diversos parámetros eléctricos para predecir el nivel de degradación termo-mecánica y el estrés térmico en IGBTs; utilizar algoritmos avanzados de diagnosis y prognosis – basados en datos e IA – para diagnosticar y predecir el estado de degradación de condensadores y del encapsulado de IGBTs; y establecer técnicas de control y modulación avanzadas para reducir el estrés térmico en IGBTs y el estrés armónico en condensadores y, así, alargar su vida útil.
Como resultado de la labor de investigación desarrollada en el proyecto, se prevé obtener dispositivos no intrusivos para semiconductores IGBT con diferentes usos: medida de la tensión colector-emisor, medida del máximo de corriente de puerta, inyección de señales de alta frecuencia en la tensión puerta-emisor y medida de la resistencia interna de puerta.
Además, CONFIA espera obtener algoritmos de predicción del estado de degradación de IGBTs de potencia, técnicas de caracterización y gestión térmica de dichos dispositivos y una metodología para la degradación termo-mecánica a través de plataformas HALT (High Accelerated Life Test).
El proyecto está coordinado por Tecnalia y cuenta con la participación de otros cinco agentes de la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación (RVCTI): la Escuela Politécnica de Mondragon Unibertsitatea (MU-EPS), EHU (a través del Departamento de Tecnología Electrónica y del grupo de investigación APERT, Applied Electronic Research Team), Ikerlan, Zigor R&D y BASQUENERGY Cluster.
Los socios de CONFIA cuentan además con el apoyo de un Comité Asesor compuesto por representantes de AEG Power Solutions, CAF Power & Automation, Ingeteam, Jema Energy y Orona, en calidad de potenciales beneficiarios de la investigación abordada en el proyecto. A través de reuniones periódicas de contraste, se facilita un intercambio de información que permite incorporar las necesidades identificadas por el Comité Asesor en las actividades del proyecto y alinear la investigación desarrollada con las demandas del mercado.
El proyecto CONFIA tiene una duración de 2 años y está subvencionado por el Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad del Gobierno Vasco a través del programa ELKARTEK.
Proyecto subvencionado por el Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad del Gobierno Vasco (Programa ELKARTEK 2025)
Eusko Jaurlaritzaren Industria, Trantsizio Energetiko eta Jasangarritasun Saila (ELKARTEK 2025 Programa) finantziatutako proiektua
Project funded by the Department of Industry, Energy Transition and Sustainability of the Basque Government (ELKARTEK 2025 Programme)