Entwicklung, Aufbau und Inbetriebnahme eines neuen SiC- Kompaktstromrichters und Design der zugehörigen Netz- und EMV-Filter für den AFE-Betrieb

  • Motivation
    Der Einplatinenstromrichter (EPSR) ist eine selbstgeführte Drehstrombrückenschaltung, welche das Herzstück des
    leistungselektronischen Baukastensystems am ETI darstellt. In der aktuellen Version verfügt dieser über SiC-/IGBT-
    Halbleiter, welche eine maximale Ausgangsleistung von ca. 25kW bei einer Schaltfrequenz von 50kHz zulassen. In dieserArbeit soll nun ein neues Halbleitermodul eingeführt werden, welches eine höhere Ausgangsleistung und Schaltfrequenz ermöglichen soll. Zudem soll der Stromrichter um Netz- und EMV-Filter im selben Formfaktor erweitert werden, wodurch zusätzlich die Leistungsdichte im AFE-Betrieb deutlich steigen soll.  
    Aufgabenstellung
    Zunächst soll der Leistungsteil des Stromrichters an die neuen Halbleitermodule angepasst werden. Um höhere Leistungen im selben Formfaktor zu ermöglichen, muss der Leistungsteil komplett neu entwickelt, simuliert und validiert werden. Hier soll auch eine Anpassung des Kühlkonzepts vorgenommen werden, um in Zukunft sowohl den Einsatz von Luft-, als auch Wasserkühlung zu ermöglich. Zudem soll der Stromrichter um DC-EMV-Filter erweitert werden. Im weiteren Verlauf soll der Kompaktumrichter um ein LCL-Filter ergänzt werden, welches unter Berücksichtigung von Netznormen im selben Formfaktor auszulegen und aufzubauen ist. Dies soll unter anderem zu einer Erhöhung der Leistungsdichte des AFEs durch Vergrößerung der Schaltfrequenz beitragen. Nach dem Aufbau soll die Inbetriebnahme des Kompaktumrichters mit LCL-Filter erfolgen und eine Vermessung der elektrischen und thermischen Kenngrößen durchgeführt werden.