Reliable Power Electronic Systems
Die Forschungsgruppe „Reliable Power Electronic Systems“ entwickelt Technologien zur Steigerung der Zuverlässigkeit und Sicherheit von leistungselektronischen Systemen. Mit unserer Erfahrung in den Bereichen Multidomänenmodellierung, Systemidentifikation und Elektronikentwicklung betrachten wir Forschungsfragen im Bereich der Zuverlässigkeit aus neuen Perspektiven und versuchen so die Entwicklung disruptiver Technologien zu fördern. Das Ziel unserer Forschung ist die Entwicklung von zukünftiger Leistungselektronik, die als intelligenter Multidomänen-Aktuator und -Sensor agiert. Zu diesem Zweck entwickeln wir Modellierungs- und Charakterisierungswerkzeuge zur Simulation elektrischer, thermischer und mechanischer Zustandsgrößen über beliebige Lastzyklen. Darauf aufbauend prognostizieren wir Degradation, Alterung und Zuverlässigkeit aller Komponenten eines leistungselektronischen Systems. Ein Schwerpunkt unserer Gruppe ist die Echtzeitüberwachung von leistungselektronischen Systemen. Durch Kombination kompakter Echtzeitmodelle, integrierter Sensoren und Methoden der Systemidentifikation entwickeln wir neue Monitoringverfahren, um kritische Systemvariablen, wie z.B. Halbleiterverluste, 3D Temperaturgradienten, Dehnungen sowie elektrische und thermische Impedanzen, zuverlässig zu extrahieren. Damit werden leistungselektronische Systeme vor Überlastung geschützt. Außerdem können Degradationsmodi diagnostiziert und die Restlebensdauer verschiedener leistungselektronischer Komponenten bestimmt werden. Ein weiterer wichtiger Forschungsaspekt sind lebensdauerorientierte Regelalgorithmen, die durch gezielte Reduktion thermischer Zyklen induzierte thermomechanische Dehnung vermindern und so die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von leistungselektronischen Systemen erhöhen. Dieser Ansatz ermöglicht es das Gewicht, das Volumen und die Kosten zukünftiger Leistungselektroniksysteme zu reduzieren, ohne die Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.
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Forschungsschwerpunkte
- Charakterisierung und Vermessung leistungselektronischer Systeme
- Multidomänenmodellierung
- Zyklisierung von Umrichtern zur beschleunigten Alterung
- Modellierung und Simulation von Alterungsprozessen
- Echtzeitmonitoring
- Alterungsdiagnose und Prognose
- Zuverlässigkeitsorientierte Auslegung von Umrichter
- Aufbau und Verbindungstechnik und Sensorintegration
- Lebensdaueroptimierte Regelung