Dr.-Ing. Firat Yüce

Robin Köhnlein

Motivation
Leistungselektronische Systeme haben die Aufgabe elektrische Energie mittels schaltender elektronischer Bauelemente umzuwandeln. Die Leistungselektronik stellt eine Schlüsseltechnologie für die Energieeffizienz dar. Mit ihr lassen sich beispielsweise elektrische Antriebe drehzahlvariabel ausführen, regenerativ erzeugte Energie aus Wind und Sonne in das Stromnetz einspeisen oder elektrische Energie über weite Strecken mittels Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) transportieren.
Dabei werden die Anforderungen an die Leistungselektronik in der Energie- und Antriebstechnik immer anspruchsvoller. Neben der Leistungsdichte, der Funktionalität und der Energieeffizienz spielt die Zuverlässigkeit leistungselektronischer Systeme eine immer größer werdende Rolle. Nicht zuletzt getrieben durch Trends wie die Elektromobilität und das elektrische Fliegen.
Um die anspruchsvollen Anforderungen der Automobil- und Luftfahrtindustrie an die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, müssen leistungselektronische Systeme überwacht werden, um bei Bedarf das System rechtzeitig austauschen oder reparieren zu können.
Die Sperrschicht-Temperatur kann herangezogen werden, um Aussagen über den Zustand der Halbleiter treffen zu können.

Aufgabenstellung
In dieser Abschlussarbeit soll zuerst eine ausführliche Literaturrecherche zur thermischen Modellierung von IGBT-Modulen erfolgen. Anschließend soll ein geeignetes Modell erarbeitet werden, das im Programm Simulink umgesetzt werden soll. Dieses soll in der Lage sein, die Sperrschicht-Temperatur der Halbleiter für verschiedene Betriebspunkte abzuschätzen.
Daraufhin soll ein geeignetes Messverfahren konzipiert werden, um das thermische Modell validieren zu können. Die Messungen sollen am bereits bestehenden Prüfstand durchgeführt werden. Abschließend sollen die Simulationsergebnisse mit den Messergebnissen verglichen werden.

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