Wechselwirkung zwischen Schaltverhalten und Steuerung der Leistungstransistoren mit Hf- Strömen und Spannungen in Antrieben am Spannungszwischenkreis Wechselrichter

Wechselwirkung zwischen Schaltverhalten und Steuerung der Leistungstransistoren mit Hf- Strömen und Spannungen in Antrieben am Spannungszwischenkreis Wechselrichter

Bearbeiter: C. Purcarea

(Betreuer: P. Mutschler)

Stand: laufend

Beim optimierten Schalten heutiger IGBT's sind Spannungsgradienten um 10kV/µs möglich. Damit können Umrichter realisiert werden, die trotz hoher Schaltfrequenz akzeptable Schaltverluste aufweisen. Dies ist führt zu besseren Stromkurvenformen, kleineren Energiespeichern (Filter), kleinerem Volumen usw.. Neben diesen wünschenswerten Eigenschaften entstehen aber zahlreiche Probleme mit hochfrequenten Strömen und Spannungen. Einige davon betreffen die Maschine wie die nichtlineare Spannungsaufteilung an den Wicklungen, die Überspannungen, die Hf-Gleichtaktströme und ggf. Lagerströme. Zahlreiche Parameter wie Leitungslänge, Spannungssteilheit, Reflexionsfaktoren, Leitungsdämpfung, Pulsmuster usw. beeinflussen die Höhe der auftretenden Überspannung. Die Hf-Ströme verursachen nicht nur Zusatzverluste in der Maschine, sonder sie wirken auch auf den Umrichter zurück und verursachen dort neben Verlusten auch EMV-Probleme insbesondere bei der dort befindlichen Elektronik für Regelung, Steuerung und Schutz. Forschungsziel ist eine gesamthafte Vorausberechnung der Hf-Phänomene von der Quelle, also vom Zeitverhalten der Treiberschaltungen der IGBTs über die Leistungsmodule mit ihren parasitären Effekten und den durch die konstruktive Gestaltung des Umrichters bedingten parasitären Elementen über das Kabel bis hin zum Motor. Dazu sind geeignete Simulations-Modelle, die bei akzeptabler Rechenzeit die relevanten Erscheinungen nachbilden, zu erstellen Ob die dazu notwendigerweise vereinfachten Modelle tatsächlich die in Realität beobachteten Erscheinungen angemessen nachbilden, muss an ausgewählten Beispielen durch Messungen an Versuchsaufbauten gezeigt werden. Weiterhin sind sowohl simulatorisch als auch experimentell unterschiedliche Maßnahmen zur Verbesserung des HF-Verhaltens zu untersuchen.