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Bibliographic Metadata

Title
Modellierung und Optimierung leistungselektronischer Konverter mit Halbleitern großer Bandlücke unter Verwendung kalorimetrischer Messverfahren / von Dipl.-Ing. Sven Bolte ; Erster Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Joachim Böcker, Zweiter Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Nando Kaminski
AuthorBolte, Sven
ParticipantsBöcker, Joachim ; Kaminski, Nando
PublishedPaderborn, 2019
Edition
Elektronische Ressource
Description1 Online-Ressource (xvi, 138 Seiten) : Diagramme
Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2019
Annotation
Tag der Verteidigung: 28.06.2019
Defended on2019-06-28
LanguageGerman
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-35102 
DOI10.17619/UNIPB/1-752 
Files
Modellierung und Optimierung leistungselektronischer Konverter mit Halbleitern großer Bandlücke unter Verwendung kalorimetrischer Messverfahren [4.41 mb]
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Reference
Classification
Abstract (German)

Seit vielen Jahren ist die Steigerung des Wirkungsgrades bei gleichzeitiger Reduzierung der Baugröße die Maxime bei der Entwicklung leistungselektronischer Konverter. Durch die Einführung neuartiger Leistungshalbleiter mit großer Bandlücke ergeben sich neue Möglichkeiten in der Auslegung der Konverter, etwa weil höhere Schaltfrequenzen erzielt werden können oder der Betrieb bei höheren Umgebungstemperaturen ermöglicht wird. Für die rechnergestützte Designoptimierung werden möglichst genaue Verlustmodelle der Bauteile benötigt. Die hohen Schaltgeschwindigkeiten der Leistungshalbleiter stellen die Messtechnik aber vor bisher nicht gekannte Schwierigkeiten. Daher werden in dieser Arbeit verschiedene Methoden für die Messung von Schaltverlusten an Leistungshalbleitern sowie Wicklungs- und Kernverlusten an magnetischen Bauteilen wie Drosselspulen und Transformatoren untersucht. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei den Einflüssen von Zeitverschiebungen zwischen Strom und Spannung bei der Leistungsmessung. Als alternative Messmethode wurde eine kalorimetrische Leistungsmessung untersucht. Diese bietet den Vorteil, die Leistungsmessung völlig unabhängig vom elektrischen System durchzuführen. Nachteilig ist die Trägheit des thermischen Systems, die zu langen Messdauern führt, was jedoch teilweise durch eine Temperaturregelung kompensiert werden konnte. Abschließend wird der Entwurf leistungselektronischer Konverter mit Leistungshalbleitern großer Bandlücke in einigen typischen Applikationen diskutiert.

Abstract (English)

For many years, increasing the efficiency while reducing the size has been the max-im in the development of power electronic converters. The introduction of novel wide-bandgap power semiconductors opens up new possibilities in the design of the converters, for example higher switching frequencies can be achieved or the converter can be operated at higher ambient temperatures. For the computer-aided design optimization as exact as possible loss models of the components are needed. However, the high switching speeds of the power semiconductors generate previously unknown problems for measurements. Therefore, different methods for the measurement of switching losses of power semiconductors as well as winding and core losses of magnetic components such as inductors and transformers are investigated in this thesis. Particular attention is paid to the effects of time shifts between current and voltage during power measurement. As an alternative measurement method, a calorimetric power measurement is investigated. This offers the advantage of being able to carry out the power measurement completely independently of the electrical system. A disadvantage is the “inertia” of the thermal system, which leads to long measurement periods, which, however, is compensated in part by a temperature control. Finally, the design of power electronic converters with wide-bandgap power semiconductors is discussed in several typical applications.

License
CC-BY-NC-License (4.0)Creative Commons Attribution - NonCommercial 4.0 International License