Charakterisierung des Schalt- und Durchlassverhaltens von IGBTs unter Berücksichtigung von Alterungseffekten

  • Motivation

    Aufgrund der steigenden Durchdringung leistungselektronischer Systeme im Bereich der Industrie, der Energieübertragung und der Mobilität rückt die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems immer mehr in den Fokus. Nicht nur in sicherheitskritischen Bereichen, wie z.B. dem elektrischen Fliegen, sondern auch in der industriellen Umgebung sollen beginnende Fehler erkannt werden, um eine vorbeugende Wartung zu ermöglichen und Standzeiten zu minimieren. Der State-of-Health der Komponenten ist bisher überwiegend nur mit Hilfe von komplexen und zusätzlichen Messschaltungen detektierbar. Am Elektrotechnischen Institut (ETI) wird an einer Alterungserkennung mit Hilfe von Methoden aus dem Bereich des maschinellen Lernens geforscht, die auf den vorhandenen Messdaten des Stromrichters sowie der Regelung basiert. Hierfür sollen die Sensitivitäten von typischen Alterungseffekten des Umrichters, wie z.B. Schädigung der Bonddrähte, Verschlechterung des Gatetreibers und Lötstellenermüdung auf das Schalt- und Durchlassverhalten des Umrichters analysiert werden.

    Aufgabenstellung

    Am ETI besteht bereits ein Prüfstand zur Charkterisierung des Schalt- und Durchlassverhaltens von Leistungshalbleitern. Zu Beginn der Arbeit soll eine Einarbeitung in die bereits in der Literatur beschriebenen alterungsbedingten Änderungen im Schaltverhalten der Leistungshalbleiter erfolgen. Anschließend sollen die verwendeten Module am Doppelpuls-prüfstand vermessen werden. Hierfür kann auf eine bereits bestehende Platine zur Vermessung zurückgegriffen werden. Die Sensitivitäten sollen an einem "gesunden" Modul untersucht werden und abhängig von den Ergebnissen Schädi-gungen eingebracht und vermessen werden. Hierfür wird außerhalb der Arbeit eine Stromrichterplatine entworfen, mit deren Hilfe die gängigen Alterungseffekte emuliert werden können. Den Abschluss der Arbeit bildet die Auswertung der aufgezeichneten Daten und die Interpretation, insbesondere, welchen Einfluss die Änderung des Schaltverhaltens auf die mittlere Ausgangsspannung des Umrichters erzeugt.