Charakterisierung sowie Lebensdauerprognose von Hoch-Leistungsmodulen und Evaluation deren Einsatzes auf Systemebene

Projektbeschreibung

Das Teilvorhaben beschäftigt sich mit der Bestimmung elektrischer Kenngrößen eines neuen Hochleistungsmoduls (neuer IGBT-Chip, neue planare Aufbau- und Verbindungstechnik) mit unbekannten Eigenschaften sowie deren Charakterisierung für die Verwendung in HGÜ-Anwendungen. Durch die Messungen sollen Verbesserungsvorschläge für die Auslegung und Optimierung der Module gegeben werden. Die Daten fließen auch in Untersuchungen zur Zuverlässigkeit des Hochleistungsmoduls sowie der Prognose der Lebensdauer ein. Die gewonnenen Erkenntnisse finden am Ende des Projektes bei der Evaluation der Eigenschaften des Moduls in einem vorgegebenen System Verwendung, um Aussagen über die pros&cons des Einsatzes des Moduls treffen zu können.

Die Problemstellungen werden auf analytischem, simulativem und experimentellem Wege bearbeitet. Es werden im professureigenen Halbleiterteststand Messungen zur Ermittlung der elektrischen Eigenschaften der Hochleistungsmodule durchgeführt. Parallel dazu beschäftigen sich theoretische Arbeiten mit Fehler- und Ausfallmechanismen der neuen planaren AVT, um Gegenmaßnahmen ableiten zu können. Hierbei wird der Umrichter auch für Simulationen zur Überprüfung der Gegenmaßnahmen modelliert. Erkenntnisse hieraus fließen in Untersuchungen zur Lebensdauerprognose ein. Bis diesen Arbeiten ist ein Ziel die Entwicklung eines online-Prognoseverfahrens. Mit dem vorliegender Ergebnisse aus den meisten Arbeitspaketen wird gegen Ende des Projektes die Systemevaluation durchgeführt.

Entstandene wissenschaftliche Publikationen

• Höer, M.; Meissner, M.; Filsecker, F.; Bernet, S.: Online temperature estimation of a high-power 4.5 kV IGBT module based on the gate-emitter threshold voltage, European Conference on Power Electronics and Applications, EPE 2015 ECCE Europe, Genf, Schweiz, Sept. 2015
• Höer, M.; Filsecker, F.; Wagner, M.; Bernet, S.: Application issues of an online temperature estimation method in a high-power 4.5 kV IGBT module based on the gate-emitter threshold voltage, European Conference on Power Electronics and Applications, EPE 2016 ECCE Europe, Karlsruhe, Deutschland, September 2016

Kontakt

Dipl.-Ing. Martin Höer, Dipl.-Ing. Markus Meißner