The dissertation thesis with the topic „Simulation Modelling of Electrical Drives for Selected Critical Applications“ focuses on the area of given applications in civil aviation. The selected application that the thesis deals with is an electrically driven and electronically controlled fuel pump supplying fuel to an aviation motor of the APU type. The thesis gives a comprehensive description of the design cycle of the unit and demonstrates implementing all the required critical functions. In the course of the design of the unit modern techniques in mathematical modelling, simulation, verification, monitoring and prediction of the operation status of airborne equipment were uses to the utmost extent. The purpose of these was to show the suitability of their application with regard to decreasing design time and cost, increasing lifetime and servicing intervals, as well as increasing user comfort and decreasing price. At the same time the required reliability was to be kept. The thesis also aims to prove and verify the suitability of using electronically commutated dc motors in critical applications in civil aviation. To reach this goal, it is necessary to design a robust drive control which would meet the given reliability requirements.

This master's thesis deals with data processing for an electrodynamic test bench. The thesis presents a theoretical overview of signal distribution, determination of fatigue damage from random vibrations and a description of test benches. The next part deals with setting up the test time reduction in GlyphWorks software. The aim of this thesis is to process and create a procedure for an accelerated fatigue test from data measured during an operational test on a polygon. The data are then verified on an electrodynamic test rig using a Skoda Auto dynamic test room. The final part of the thesis contains data evaluation and a guide explaining how to easily create a test in the relevant software.

Les HEMT à base de nitrure de gallium sont des composants très prometteurs en termes de performances en puissance et de fréquence de travail. L'enjeu est donc de développer des technologies performantes et fiables, afin d'intégrer ces transistors aux systèmes hyperfréquences, notamment dans le domaine des télécommunications, et en milieu durci. Les travaux ont été focalisés sur l'étude de la localisation des sources de bruit en excès aux basses fréquences, et de leur évolution suite aux phases de tests de vieillissement accéléré. Les caractérisations électriques ont été réalisées sur des structures fabriquées sur quatre plaques, dont trois sont basées sur une hétérostructure AlGaN/GaN, et la quatrième sur l'hétérostructure AlInN/AlN/GaN. Les résultats obtenus ont permis de valider une méthode de modélisation des sources de bruit en 1/f, localisées dans les zones d'accès aux contacts ohmiques et dans le canal. Des tests de vieillissement accéléré sous contraintes électriques ont permis de détecter des dégradations des performances statiques et du niveau de bruit en excès. Les effets combinés de piégeage et des effets thermiques expliquent ces dégradations, la température s'en étant révélée un facteur d'accélération. / The HEMT based on GaN materials are very promising, speaking of performance in power and frequency. The challenge is to develop efficient and reliable GaN based technologies, to intagrate these transistors to power microwave circuits, especially in the telecommunications field and on harsh environment. The work was focused on the study of the location of low frequency noise sources, and their evolution after accelerated life tests. The electrical characterizations were performed on structures made on four different wafers, three based on the AlGaN/GaN heterostructure, and the fourth based on the AlInN/AlN/GaN heterostructure. Thanks to the achieved results, a method for modeling 1/f noise sources, located in the channel and in the ohmic contacts access areas, has been validated. Life tests under electrical stress have been performed to detect DC and excess noise degradation. These degradations are explained by combined effects of trapping and thermal phenomena, with the temperature as an acceleration factor of degradation.

At present there are different reliability standards that are being used for carrying out reliability prediction. They take into consideration different factors, environments and data sources to give reliability data for a wide range of electronic components. However, the users are not aware of the differences between the different reliability standards due to the absence of benchmarks of the reliability standards that would help classify and compare between them. This lack of benchmark denies the users the opportunity to have a top-down view of these different standards and choose the appropriate standard based on qualitative judgement in performing reliability prediction for a specific system. To addres this issue, the benchmark of a set of reliability standards are developed in this dissertation. The benchmark helps the users of the selected reliability standards understand the similarities and differences between them and based on the evaluation criterion defined can easily choose the appropriate standard for reliability prediction in different scenarios. Theoretical reliability prediction of two electronic products in Bombardier is performed using the standards that have been benchmarked. One of the products is matured with available incident report from the field while the other is a new product that is under development and yet to enter in service. The field failure data analysis of the matured product is then compared and correlated to the theoretical prediction. Adjustment factors are then derived to help bridge the gap between the theoretical reliability prediction and the reliability of the product in field conditions. Since the theoretical prediction of the product under development could not be used to compare and correlate any data due to unavailability, instead, the accelerated life test is used to find out the product reliability during its lifetime and find out any failure modes intrinsic to the board. A crucial objective is realized as an appropriate algorithm/model is found in order to correlate accelerated test temperature-cycles to real product temperature-cycles. The PUT has lead-free solder joints, hence, to see if any failures occurring due to solder joint fatigue has also been of interest. Additionally, reliability testing simulation is a performed in order to verify and validate the performance of the product under development during ALT. Finally, the goal of the thesis is achieved as separate models are proposed to predict product reliability for both matured products and products under development. This will assist the organization in realizing the goal of predicting their product reliability with better accuracy and confidence. / För närvarande finns det olika tillförlitlighetsstandarder som används för att utföra tillförlitlighet förutsägelse. De tar hänsyn till olika faktorer, miljöer och datakällor för att ge tillförlitlighetsdata för ett brett spektrum av elektronikkomponenter. Men användarna inte är medvetna om skillnaderna mellan de olika tillförlitlighetsstandarder på grund av avsaknaden av riktmärken för tillförlitlighetsstandarder som skulle hjälpa klassificera och jämföra mellan dem. Denna brist på jämförelse förnekar användarna möjlighet att få en top-down bakgrund av dessa olika standarder och välja lämplig standard baserad på kvalitativ bedömning att utföra tillförlitlighet prognos för ett specifikt system. För att lösa detta problem, är riktmärket en uppsättning av tillförlitlighetsstandarder som utvecklats i denna avhandling. Riktmärket hjälper användarna av de utvalda tillförlitlighetsstandarder förstå likheter och skillnader mellan dem och på grundval av bedömningskriteriet definieras kan enkelt välja lämplig standard för pålitlighet förutsägelse i olika scenarier. Teoretisk tillförlitlighet förutsäga två elektroniska produkter i Bombardier utförs med hjälp av standarder som har benchmarking. En av produkterna är mognat med tillgängliga incidentrapport från fältet, medan den andra är en ny produkt som är under utveckling och ännu inte gå in i tjänsten. Analysen av den mognade produkten fält feldata jämförs sedan och korreleras till den teoretiska förutsägelsen. Justeringsfaktorer sedan härledas för att överbrygga klyftan mellan den teoretiska tillförlitlighet förutsägelse och tillförlitligheten av produkten i fältmässiga förhållanden. Eftersom den teoretiska förutsägelsen av produkt under utveckling inte kan användas för att jämföra och korrelera alla data på grund av otillgängligheten, i stället är det accelererade livslängdstest som används för att ta reda på produktens tillförlitlighet under dess livstid och reda ut eventuella felmoder inneboende till styrelsen . Ett viktigt mål realiseras som en lämplig algoritm /modell finns i syfte att korrelera accelererade provningen temperaturcykler på verkliga produkttemperatur cykler. PUT har blyfria lödfogar därmed att se om några fel inträffar på grund av löda gemensam trötthet har också varit av intresse. Dessutom är tillförlitlighet testning simulering en utförs för att verifiera och validera produktens prestanda under utveckling under ALT. Slutligen är målet med avhandlingen uppnås som separata modeller föreslås att förutsäga produktens tillförlitlighet för både förfallna och produkter under utveckling. Detta kommer att hjälpa organisationen att förverkliga målet att förutsäga deras tillförlitlighet med bättre noggrannhet och förtroende.