mobilEM - Alterung der Wicklungsisolation durch hohe Spannungsflanken

 

DFG Graduiertenkolleg „Integrierte Energieversorgungsmodule für straßengebundene Elektromobilität“

Kontakt

Name

Alexander Stippich

Oberingenieur Leistungselektronik und Elektrische Antriebe

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+49 241 80 90100

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Projektziele

Die neue Halbleitergeneration (SiC, GaN) weist ein weitaus schnelleres Schaltverhalten auf als Si-basierte Halbleiter. Damit sind signifikant höhere Schaltfrequenzen bei geringeren Verlusten realisierbar. Die hohen Schaltfrequenzen ermöglichen eine kompaktere Bauform, was insbesondere im Automotivbereich von hoher Relevanz ist. Mit dem schnellen Schaltverhalten sind hohe Spannungssteilheiten verbunden. Diese führen zu einer stärkeren elektrischen Beanspruchung des Wicklungsisolationssystems elektrischer Betriebsmittel. Dadurch wird die Lebensdauer dieser Betriebsmittel erheblich reduziert.
Ziel des Projektes ist die Identifikation, Analyse und Modellierung der Ursachen beschleunigter Alterung in elektrischen Betriebsmitteln. Aus den Ergebnissen werden anschließend Methoden zur Reduktion beschleunigter Alterungsprozesse abgeleitet, um somit zukünftig die Vorteile der neuen Halbleitergeneration voll auszuschöpfen.

Im Rahmen dieses Projekts werden die Alterungseinflüsse des Isolationssystems elektrischer Betriebsmittel bei Einsatz neuartiger Leistungselektronik analysiert. Dabei werden Schadensfälle unter verschiedenen Bedingungen untersucht, um die Alterungsprozesse genauer zu definieren. Für die Überwachung von Effekten die zur Schädigung führen gilt es adäquate Messmethoden zu entwickeln, da bisher keine Normen die kurzen Schaltzeiten der neuen Halbleitergeneration abdecken. Diese Messmethoden müssen die Anforderungen von einer hohen Bandbreite sowie großem Differential Mode erfüllen.

Ein weiterer Aspekt ist die Analyse der Auswirkungen verschiedener Wicklungsanordnungen. Je nach Anordnung der Leiter einer Wicklung ergeben sich verschieden hohe Spannungsspitzen zwischen den Leitern. Mittels eines entwickelten Simulationsmodells wird dieser Einfluss systematisch untersucht. Ziel ist die Identifikation von Leiteranordnungen, die einen verringerten Alterungsprozess der elektrischen Betriebsmittel ermöglichen.

 

Laufzeit

01.10.2013 – 31.03.2018

 
 

Fördergeber

 
 

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