BA – Implementierung eines 3-Level T-Type SiC Umrichters in Simulink zur Verlust- und Temperaturberechnung

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll ein Matlab/Simulink-Modell implementiert werden, das für einen 3-Level T-Type SiC Umrichter die Berechnung der Verluste in jedem einzelnen Leistungshalbleiter und daran gekoppelt eine Berechnung der einzelnen Chiptemperaturen erlaubt. Dazu sind zunächst die einzelnen Kommutierungsvorgänge an den Leistungshalbleitern zu analysieren und für die unterschiedlichen Kommutierungsarten Schaltverlustmodelle zu entwickeln. Typische Datenblattangaben, Literatur- und Lehrbuchaussagen sind in diesem Zusammenhang kritisch zu diskutieren. Bei der Berechnung der Durchlassverluste sollen nach Möglichkeit auch Effekte wie Totzeiten bzw. das aktive Aufsteuern des MOS-Kanals berücksichtigt werden. Die Verlustberechnung ist für jeden einzelnen Leistungshalbleiter mit einem thermischen Modell zu koppeln, um transiente elektrisch-thermische Simulationen durchführen zu können. Auf ein vorhandenes Modell für den Modulator zur Erzeugung der Ansteuersignale der einzelnen Leistungshalbleiter kann zurückgegriffen werden.

Mit dem fertigen Modell soll abschließend anhand eines konkreten Leistungsmoduls eine umfassende Parameterstudie durchgeführt werden, deren Schwerpunkt frei gewählt werden kann (z.B. die Abhängigkeit der Schalt- und Leitendverluste in den einzelnen Leistungshalbleitern als Funktion des Arbeitspunkts (Strom, Spannung, Schaltfrequenz, cos(Phi), etc.), Chiptemperaturmodulation als Funktion der AC-Frequenz, o.ä.). Die Ergebnisse sind ausführlich zu dokumentieren.

Bearbeiter: Agnes Klein

Betreuer: Johannes Klier, Peter Lemke (Semikron-Danfoss)

Für Studienfächer: WING-ET

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März