Charakterisierung und Vergleich von High Power SiC-Halbbrückenmodulen anhand von Doppelpulstests

  • Motivation:

    Die Leistungselektronik steht vor einem technologischen Wandel hin zu höheren Schaltfrequenzen, geringeren Verlusten und kompakteren Systemen, um den steigenden Anforderungen moderner Energienetze gerecht zu werden. Insbesondere Silizium-Carbid-(SiC)-Halbleiterbauelemente ermöglichen durch ihre Materialeigenschaften den Betrieb bei höheren Spannungen, Temperaturen und Schaltgeschwindigkeiten im Vergleich zu konventionellen Siliziumbauelementen.

    Für den Einsatz in modularen Multilevel-Umrichtern (MMC), wie sie im High Power Grid Lab (HPGL) am Campus Nord vorgesehen sind, stellen SiC-Halbbrückenmodule eine Schlüsselkomponente dar. Die Auswahl geeigneter Module ist dabei von zentraler Bedeutung, da sowohl die elektrischen Leitverluste als auch das Schaltverhalten maßgeblich die Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Gesamtsysteme beeinflussen.

    Aufgabenstellung:

    Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollen drei verschiedene SiC-Halbbrückenmodule mithilfe eines am Institut vorhandenen Doppelpulstest-Prüfstands charakterisiert werden. Der Testaufbau ist beispielhaft in der Abbildung dargestellt.

    Abbildung 1: Doppelpulstest [1]

    Zur vollständigen Charakterisierung bis 1,8 kV ist eine Weiterentwicklung des bestehenden 1-kV-Gate-Treibers erforderlich. Weitere für den Prüfaufbau benötigte Hardwarekomponenten sind bereits entwickelt und verfügbar.

    Ziel der Arbeit ist ein Vergleich dreier vorliegender Module hinsichtlich ihres Schaltverhaltens und ihrer Effizienz. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für die Auswahl des optimalen Halbbrückenmoduls für weitere Versuchsaufbauten am ETI.