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Entwurf, Aufbau und Inbetriebnahme eines Stromrichters mit SiC-MOSFET-Sechspulsbrücke

Entwurf, Aufbau und Inbetriebnahme eines Stromrichters mit SiC-MOSFET-Sechspulsbrücke
Typ:Masterarbeit
Datum:03.11.2014
Betreuer:

M.Sc. Christian Axtmann

Bild:

Sebastian Schiedeck

BESCHREIBUNG
Das Elektrotechnische Institut besitzt ein modulares Baukastensystem, bestehend aus Signalverarbeitungs- und Umrichter-Bausteinen mit welchen auf einfache Weise Prüfstände aufgebaut werden können. In der Größenordnung bis 25kW steht der Einplatinenstromrichter zur Verfügung, der mit  IGBTs auf Silizium-Basis aufgebaut ist. In dieser Arbeit soll nun das Portfolio auf einen Umrichter mit gleichem Formfaktor, allerdings mit SiC-MOSFETs bestückt, erweitert werden. Diese neue Halbleitertechnologie besitzt deutlich geringere Schaltverluste, sodass bei gleichbleibenden Verlusten deutlich schneller getaktet werden kann.

AUFGABE
Es ist eine Stromrichterplattform basierend auf einem SiC-MOSFET-Drehstrombrückenmodul der Firma Cree zu entwerfen und aufzubauen. Hierbei sind den Anforderungen an die erhöhte Taktfrequenz Rechnung zu tragen. Sowohl die Gatesignalerzeugung als auch die Ausgangsstrommessung sollen auf eine Schaltfrequenz von 100 kHz ausgelegt werden und eine sichere Trennung zwischen Leistungsteil und Signalverarbeitung herstellen. Die entstehenden Schnittstellen von Mess- und Steuergrößen sollen möglichst kompatibel zum ETI-DSP-System gestaltet werden, allerdings den gesteigerten Anforderungen an die erhöhte Taktfrequenz und EMV gerecht werden. Weiterhin muss auf ein niederinduktives Platinenlayout geachtet werden, weswegen eine Multilayer-Platine entworfen werden soll.

Die Funktion des entworfenen und aufgebauten Umrichters soll zuletzt bei der Inbetriebnahme mit ersten Messungen verifiziert werden. Abschließend ist eine Dokumentation über die gewonnenen Ergebnisse zu erstellen.