Schaltverhalten und Beanspruchungen bidirektionaler IGBT-Konfigurationen im Matrixumrichter

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wilfried Hofmann
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2004
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5330628

Das Funktionieren eines Matrixstromrichters ist in besonderem Maße abhängig vom Ablauf der Kommutierung zwischen den stromführenden Zweigen, da natürliche Freilaufpfade, wie vom Umrichter bekannt, fehlen. Der Kommutierungsablauf sollte so kurz und so verlustarm wie möglich erfolgen und den Einsatz zusätzlicher Bauelemente verzichtbar machen. Er wird jedoch bedingt durch die Funktionalität des eingesetzten Bidirektionalschalters. Der Übergang von diskreten Konfigurationen zu integrierten Ventilen können dahingehend mit Einschränkungen für die Steuerfreiheitsgrade verbunden sein. Im Vorhaben sollen bekannte und theoretisch konzipierte Bidirektionalschalter ausgehend von ihren Steuermöglichkeiten und dem zu erwartenden Bauelementeverhalten in Hinblick auf die Anwendbarkeit effektivster Kommutierungsmethoden in einer Modellphase untersucht werden. Im Vordergrund stehen dabei die auftretenden elektrischen und thermischen Beanspruchungen der Schalterkonfigurationen insbesondere integrierter Varianten. Die simulativ und experimentell an einer Modellphase ermittelten Ergebnisse sollen für einen dreiphasigen Matrixumrichter extrapoliert werden. Ein abschließender Vergleich mit herkömmlichen U-Zwischenkreisumrichtern soll über eine Zurückrechnung auf konzipierte Bauelementeparameter Anhaltspunkte für den Designer zukünftiger integrierter Bidirektionalschalter liefern.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1038: Halbleiterbauelemente hoher Leistung