BA – Untersuchung von du/dt-Filtermaßnahmen für Antriebsumrichter

Untersuchung von du/dt-Filtermaßnahmen für Antriebsumrichter auf der Basis schnellschaltender WBG-Leistungshalbleiter

Der Einsatz von Wide-Band-Gap (WBG) Leistungshalbleitern ermöglicht energieeffizientere Umrichtersysteme, bringt aber durch die im Vergleich zu Silizium-IGBT höheren Spannungssteilheiten auch erhebliche Probleme für heutige Elektromotoren mit sich. Um die E-Maschine zu schützen gibt es diverse Möglichkeiten, wie passive oder aktive motor­seitige Filter, langsamere Schaltgeschwindigkeiten oder auch robustere Isolationssysteme und isolierende Wälzlager. Demgegenüber verspricht ein aktives du/dt-Filter unter Nutzung der Schalter des Umrichters deutliche Vorteile bezüglich Kompaktheit, Gewicht und Kosten.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Lösungsoptionen für ein aktives du/dt-Filter unter Nutzung der Schalter des Umrichters theoretisch und simulativ untersucht werden. Ziele sind eine Reduzierung der Spannungssteil­heiten an der E-Maschine, ein besseres EMV-Verhalten und geringere Überspannungen an den Leistungshalbleitern – bei einer Minimierung des Aufwands an zusätzlich zu verbauenden passiven Komponenten. Die Grenzen des Lösungsraums sind auszuloten. Dazu gehört ein Vergleich der Zusatzverluste, die beim Betrieb des aktiven Filters anfallen gegenüber denen bei einem einfach nur langsameren Schalten ebenso, wie die Anforderungen bezüglich parasitärer Elemente der Aufbau- bzw. Gehäusetechnik für die Leistungshalbleiter. Als Modellsystem kann ein Umrichter auf Basis von 1200 V SiC-MOSFETs in der 100 kW Leistungsklasse dienen.

Bearbeiter: Norbert Kornacker

Betreuer:  Prof. Dr.-Ing. Martin März

Für Studienfächer: EEI

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März