MA – Entwicklung Halbleiterschalter für hohe Gleichspannungen

Entwicklung eines Halbleiterschalters für das Schalten hoher Gleichspannungen

Der Einsatz als Schalter in Mittelspannungs-DC-Netzen erfordert zumeist eine Serienschaltung von Leistungshalbleiterbauelementen. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Lösung zur Serienschaltung diskreter MOSFET bzw. IGBT für Schaltspannungen bis 3 kV entwickelt, aufgebaut und experimentell untersucht werden.

Besonderes Augenmerk ist auf die Spannungsaufteilung über den Halbleitern während des Ein- und Ausschaltvorgangs zu richten. Zu diesem Zweck wurden im Vorfeld verschiedene Treiberschaltungen diskutiert, wobei eine Spannungssymmetrierung mittels „Active-Clamping“ als zielführend erschien. Dieser und weitere Ansätze sollen simulativ näher untersucht und fachlich fundiert ausgearbeitet werden.

Basierend darauf ist eine geeignete Treiberschaltung und Schutzbeschaltung für die Leistungshalbleiter zu entwickeln und aufzubauen. Entwicklungsbegleitend ist eine Literaturrecherche zur Normenlage durchzuführen. Die geltenden Regeln zur Isolationskoordination sind zusammenzustellen und beim Schaltungslayout einzuhalten. Zudem ist ein Messaufbau mit einer geeigneten Lastkreisanordnung zu entwerfen und aufzubauen.

Der entwickelte Leistungsschalter (für Schalterströme im Bereich von 50A) ist in Betrieb zu nehmen und umfassend elektrisch zu charakterisieren.

Bearbeiter: Masoud Hir Safavi

Betreuerin: Melanie Lavery;
Dr.-Ing. Hendrik Köpf (ETA)

Für Studienfächer: EEI

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März