MA – Generische Modellbildung von SiC-MOSFET zur transienten Simulation von Schaltvorgängen auf Leistungsmodulebene
Eine der wichtigsten Komponenten in einem Umrichter ist das Leistungsmodul. Um in der frühen Entwicklungsphase eines Umrichters Performance, Effizienz und EMC-Filteraufwand optimieren zu können, ist ein genaues Simulationsmodell für den Einsatz in Schaltungssimulatoren unabdingbar.
Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein parametrierbares Spice-Modell für SiC-MOSFET auf Leistungsmodulebene zu entwickeln, welches auf Basis von Datenblattkurven und Doppelpulstests automatisiert kalibriert werden kann. Eine empfohlene Vorgehensweise wäre:
- Literaturrecherche zur Modellbildung von SiC-MOSFET; Bewertung der Modellansätze hinsichtlich deren Grenzen sowie bezüglich der Parametrisierungs- und Implementierungsaufwände (statische, dynamische und thermoelektrische Modelle)
- Erstellung eines parametrierbaren, bevorzugt thermoelektrischen SiC-MOSFET Modells mit Erweiterung um die parasitären Elemente des Leistungsmoduls und der Kommutierungszelle
- Diskussion der Ursache-Wirkungszusammenhänge einzelner Parameter auf das Schaltverhalten
- Einschränkung des Wertebereichs der Modellparameter auf Basis entsprechender Vorbetrachtungen (Datenblattangaben, erfahrungsbasierte Annahmen, Bestimmung von Schaltungsparasiten (RLC) mittels Q3D)
- Erstellung einer automatisierten Modellparametrisierung mithilfe eines Optimierers mit der Möglichkeit zur Vorgabe von Optimierungskriterien (Überspannung, di/dt, du/dt, Schaltenergien, usw ..) bei Gültigkeit über einen möglichst weiten Betriebsbereich
- Abgleich der Simulationsergebnisse mit Doppelpuls-Messungen und Datenblattkurven
- Vergleich simulierter und gemessener Störspektren für ausgewählte Betriebspunkte (Quasi-Peak-Detektor)
Alle Modellbetrachtungen, Untersuchungen und Ergebnisse sind ausführlich zu dokumentieren.
Betreuer: Stefan Ilg (Valeo Siemens eAutomotive)
Für Studienfächer: EEI, Mechatronik, Energietechnik
Frühest möglicher Beginn: sofort
Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März