Elektrotechnisches Institut (ETI)

Untersuchung unterschiedlicher Modulationsverfahren für einen Vollbrückenumrichter in einer induktiven Beheizung

  • Motivation

    In den vergangenen Jahren haben Induktionskochplatten stetig an Bedeutung gewonnen. Im Gegensatz zu Widerstandsheizungen oder Halogenkochfeldern entsteht die Wärme hierbei direkt im Kochgeschirr. Dafür erzeugt eine oder mehrere Erregerspulen ein mittelfrequentes Wechselfeld, welches im ferromagnetischen Topf zu einer induzierten Spannung führt. Infolgedessen entstehen ohmsche Verluste im Topfboden und heizen ihn auf. Als Umrichter werden dafür üblicherweise Resonanzwandler mit konventionellen Silizium-Halbleitern eingesetzt. Die Leistungssteuerung erfolgt dabei durch die Variation der Betriebsfrequenz, was Nachteile mit sich bringt. Neuartige Gallium-Nitrid-Halbleiter ermöglichen den Betrieb der Leistungshalbleiter mit einer höheren Frequenz. Hierdurch können auch hartschaltende Topologien, wie z.B. ein Vierquadrantensteller eingesetzt werden. Dieser ermöglicht den Einsatz verschiedener Modulationsverfahren, welche im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden sollen.

     

    Aufgabenstellung

    Im Rahmen dieser Arbeit sollen unterschiedliche Modulationsverfahren am Beispiel eines Vollbrückenumrichters für eine induktive Beheizung untersucht werden. Hierfür soll zunächst ein Verlustmodell entwickelt werden, welches es ermöglicht die Halbleiterverluste in unterschiedlichen Betriebspunkten und für unterschiedliche Lasten zu untersuchen. Anschließend sollen die unterschiedlichen Modulationsverfahren bewertet und eine geeignete Modulationsstrategie ausgewählt werden. Die gefundenen Ergebnisse sollen abschließend messtechnisch validiert werden.