Die vorliegende Arbeit beschreibt verschiedene technische Ansätze zur Bestimmung der Alterung der Chip-Substrat-Verbindung. Eine der Schlüsseltechnologien ist hierbei die Bestimmung der virtuellen Sperrschichttemperatur. Es werden in der Arbeit verschiedene Möglichkeiten zur Bestimmung der virtuellen Chiptemperatur von IGBTs und der Alterung der Chip-Substrat-Verbindung vorgestellt und mit ihren Vor- und Nachteilen in der Umsetzbarkeit und in der Anwendbarkeit im Umrichter diskutiert.
Besondere Betrachtung findet dabei unter anderem die technische Umsetzung einer Messmethode, die auf einer kurzzeitigen Belastung im aktiven Bereich mit anschließender Bestimmung des Abkühlverhaltens basiert. Über einen Vergleich mit dem ursprünglichen Abkühlverhalten ist es mit den vorgestellten Verfahren möglich, die Chipalterung zu detektieren.
Weiterhin wird ein Verfahren vorgestellt, das die Bestimmung der virtuellen Chiptemperatur im Umrichter über eine Ermittlung der Millerplateauhöhe im Abschaltmoment des IGBTs ermöglicht.
Aktualisiert: 2023-01-05
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Die Bauelemente der Elektronik werden für Ingenieure, Techniker und Facharbeiter umfassend, übersichtlich und leichtverständlich dargestellt. Darüber hinaus finden auch Nichttechniker und Schüler einen ballastarmen Einstieg in das weite Gebiet der Elektronik. Durch seine übersichtliche Struktur kann das Werk sowohl unterrichtsbegleitend als auch im Selbststudium eingesetzt werden. Lernziel-Tests zu jedem Kapitel überprüfen den Wissensstand.
Einführung in die Oszillographenmeßtechnik
Lineare und nichtlineare Widerstände
Kondensatoren und Spulen
Frequenzabhängige Zwei- und Vierpole
Halbleiterdioden
Bipolare und unipolare Transistoren
Integrierte Schaltungen
Thyristoren, Diac und Triac
Fotorhalbleiter, Halbleiterelemente mit speziellen Eigenschaften
Elektronen- und Ionenröhren
Aktualisiert: 2022-12-31
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Die Bauelemente der Elektronik werden für Ingenieure, Techniker und Facharbeiter umfassend, übersichtlich und leichtverständlich dargestellt. Darüber hinaus finden auch Nichttechniker und Schüler einen ballastarmen Einstieg in das weite Gebiet der Elektronik. Durch seine übersichtliche Struktur kann das Werk sowohl unterrichtsbegleitend als auch im Selbststudium eingesetzt werden. Lernziel-Tests zu jedem Kapitel überprüfen den Wissensstand.
Einführung in die Oszillographenmeßtechnik
Lineare und nichtlineare Widerstände
Kondensatoren und Spulen
Frequenzabhängige Zwei- und Vierpole
Halbleiterdioden
Bipolare und unipolare Transistoren
Integrierte Schaltungen
Thyristoren, Diac und Triac
Fotorhalbleiter, Halbleiterelemente mit speziellen Eigenschaften
Elektronen- und Ionenröhren
Aktualisiert: 2022-12-31
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Zur Optimierung der Leistungsdichte und Effizienz unterschiedlicher leistungselektronischer Wandler, die in Antriebssträngen von Elektrofahrzeugen Verwendung finden, werden unterschiedliche technische, strukturelle und methodische Ansätze entwickelt, theoretisch analysiert und im Rahmen von prototypischen Aufbauten praktisch erprobt. Zu den verfolgten Ansätzen gehören der Einsatz von Siliziumkarbidleistungshalbleitern, eine besonders kompakte Anordnung zur Laststrommessung, Schaltungstopologien mit versetzt schaltenden Halbleitern (Interleaving) sowie intelligente Treiberstufenkonzepte. Weiterhin werden Vorschläge für Struktur und Spannungslage zukünftiger Bordnetze, hochintegrierte Hochvolt-Systeme, eine flexible Verlustleistungsberechnungsmethode sowie Optimierungsansätze für die Vermessung schnell schaltender Leistungshalbleiter dargelegt. Erprobt werden alle Ansätze in einem bidirektionalen Gleichstromsteller (100 kW), einem kompakten Onboard-Ladegerät (22 kW) und einem leistungsfähigen Antriebswechselrichter (250 kW).
Aktualisiert: 2023-01-01
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Leistungselektronik verstehen und anwenden mit PLECS
Dieses Buch stellt die grundlegenden Konzepte, Verfahren und Schaltungen der Leistungselektronik vor. Es führt in die Analyse leistungselektronischer Systeme ein und zeigt, wie diese durch Simulationen unterstützt werden kann. Es wendet sich an Bachelor-Studierende der Elektrotechnik, Automatisierungstechnik und Energietechnik, ist aber auch für Praktiker geeignet. Das Buch eignet sich hervorragend zum Selbststudium oder als unterrichtsbegleitende Lektüre.
Folgende Themen werden behandelt:- Einführung in die Leistungselektronik und leistungselektronische Systeme- Übersicht der leistungselektronischen Bauelemente: Schaltzeichen, Kennlinien, Schaltverhalten sowie Modellierung von Dioden, Thyristoren, IGBTs und MOSFETs- Ermittlung und Berechnung der Zeitverläufe elektrischer Größen- Modellierung und Simulation leistungselektronischer Systeme - Steuerverfahren bei netzgeführten Stromrichtern mit Dioden und Thyristoren: Einweggleichrichtung, Mittelpunktschaltung, Zweipuls-Brückenschaltung, Sechspuls-Brückenschaltung- Steuerverfahren bei selbstgeführten Stromrichtern mit IGBTs und MOSFETs: Gleichstromsteller, Wechselrichter mit eingeprägter Spannung
Die Schaltungen der Leistungselektronik werden anhand von Zeitverläufen dargestellt. Dies erfolgt auf Basis von Simulationsmodellen, die mit dem Programm PLECS erstellt werden. Die Modelle können parametrisch bzw. strukturell verändert oder als Grundlage für die Erstellung eigener Modelle genutzt werden. Zu jedem Simulationsmodell werden passende Übungsaufgaben angeboten. Die Simulationsmodelle und die Lösungen zu den Übungsaufgaben stehen auf plus.hanser-fachbuch.de zum Download bereit.
Praktische Anwendungsbeispiele aus den Bereichen Energie- und Antriebstechnik wie Gleich- und Drehstrommaschinen, Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge runden den Inhalt ab.
Aktualisiert: 2022-08-01
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Leistungselektronik verstehen und anwenden mit PLECS
Dieses Buch stellt die grundlegenden Konzepte, Verfahren und Schaltungen der Leistungselektronik vor. Es führt in die Analyse leistungselektronischer Systeme ein und zeigt, wie diese durch Simulationen unterstützt werden kann. Es wendet sich an Bachelor-Studierende der Elektrotechnik, Automatisierungstechnik und Energietechnik, ist aber auch für Praktiker geeignet. Das Buch eignet sich hervorragend zum Selbststudium oder als unterrichtsbegleitende Lektüre.
Folgende Themen werden behandelt:
- Einführung in die Leistungselektronik und leistungselektronische Systeme
- Übersicht der leistungselektronischen Bauelemente: Schaltzeichen, Kennlinien, Schaltverhalten sowie Modellierung von Dioden, Thyristoren, IGBTs und MOSFETs
- Ermittlung und Berechnung der Zeitverläufe elektrischer Größen
- Modellierung und Simulation leistungselektronischer Systeme
- Steuerverfahren bei netzgeführten Stromrichtern mit Dioden und Thyristoren: Einweggleichrichtung, Mittelpunktschaltung, Zweipuls-Brückenschaltung, Sechspuls-Brückenschaltung
- Steuerverfahren bei selbstgeführten Stromrichtern mit IGBTs und MOSFETs: Gleichstromsteller, Wechselrichter mit eingeprägter Spannung
Die Schaltungen der Leistungselektronik werden anhand von Zeitverläufen dargestellt. Dies erfolgt auf Basis von Simulationsmodellen, die mit dem Programm PLECS erstellt werden. Die Modelle können parametrisch bzw. strukturell verändert oder als Grundlage für die Erstellung eigener Modelle genutzt werden. Zu jedem Simulationsmodell werden passende Übungsaufgaben angeboten. Die Simulationsmodelle und die Lösungen zu den Übungsaufgaben stehen auf plus.hanser-fachbuch.de zum Download bereit.
Praktische Anwendungsbeispiele aus den Bereichen Energie- und Antriebstechnik wie Gleich- und Drehstrommaschinen, Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge runden den Inhalt ab.
Aktualisiert: 2022-10-11
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In Analogie zu gewöhnlichen Leuchtdioden, können auch pn-Übergänge in gängigen Leistungshalbleiterbauelementen Licht emittieren.
Diese Arbeit beinhaltet Studien über die Eigenschaften der Lichtemission von Silizium und Siliziumkarbid Leistungshalbleiterbauelementen mit Fokus auf Dioden, MOSFETs sowie IGBTs: Es wird gezeigt, wie die durch Injektion hervorgerufene Elektrolumineszenz von vorwärts betriebenen pnÜbergängen in der Leistungselektronik zur Strommessung, Totzeitregelung oder zur Bestimmung der Sperrschichttemperatur genutzt werden kann.
Aktualisiert: 2021-08-18
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In dieser Arbeit werden Messmethoden zur indirekten Sperrschichttemperaturbestimmung von Hochspannungs-insulated gate bipolar transistoren (IGBTs) untersucht. Ziel ist dabei die Identifizierung geeigneter temperatursensitiver elektrischer Parameter (TSEP) zur indirekten Bestimmung der Sperrschichttemperatur während des Betriebs der IGBTs im Stromrichter.
Dazu werden verschiedene TSEP zuerst theoretisch und anschließend experimentell untersucht. Die betrachteten Parameter werden in Diagrammen gegenübergestellt und anhand wesentlicher Eigenschaften, wie zum Beispiel Linearität, Sensitivität, Abhängigkeit von anderen Einflussgrößen, Streuung und Auswirkungen der Alterung, miteinander verglichen. Durch Bewertung der Parameter erfolgt die Auswahl von vier für den untersuchten IGBT-Typ am besten geeignetsten TSEP.
Für detailliertere Untersuchungen der ausgewählten vier Parameter wird eine Schaltungskonfiguration zum direkten Messen vorgeschlagen. Wesentliche Messergebnisse werden präsentiert und bewertet. Auf Grundlage der direkt am IGBT gemessenen Parameter mit angepasster Messschaltung findet die Auswahl eines am besten geeigneten TSEP statt. Der sich ergebende Parameter ist die während des Einschaltvorgangs des IGBTs messbare Quasischwellenspannung. Diese weist eine moderate Temperatursensitivität von -5,6 mV/K bis -2,8 mV/K auf und zeigt eine in der Höhe des Messrauschens (3 mV) liegende Abhängigkeit von anderen Einflussgrößen.
Zur experimentellen Verifikation der Messmethode fanden Untersuchungen an 4,5 kV IGBT-Modulen verschiedener Hersteller statt. In einem Stromrichter konnte die Funktionsweise der Messmethode nachgewiesen werden. Der Einfluss von unterschiedlichen Chiptemperaturen und internen Gatewiderstandstemperaturen wird mithilfe eines Modells bewertet. Eine Abschätzung der erreichbaren Temperaturbestimmungsgenauigkeit bei verschiedenen Kalibriermethoden stellt den letzten Teil dieser Arbeit dar.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Die Wirkungsweise Elektrischer Maschinen und Antriebe wird hier leicht verständlich dargestellt und am Niveau der Fachschulen ausgerichtet. Neben dem Tansformator werden Gleichstrom- und Drehstrommaschinen behandelt. Das Kapitel Elektronische Antriebstechnik enthält die Leistungselektronik und die Steuerung von Gleichstrom- und Drehstrom-Asynchronmaschinen. Das Stoffgebiet ist für denjenigen, der sich erstmals damit beschäftigt, durch mathematisch einfach gehaltene Zusammenhänge, komprimierte Darstellung, vollständig durchgerechnete Beispiele und Verständnisfragen leicht zu erschließen.
In dieser neuen Auflage wurden Thyristoren in einigen Schaltungen durch die moderneren IGBTs ersetzt.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Die Wirkungsweise Elektrischer Maschinen und Antriebe wird hier leicht verständlich dargestellt und am Niveau der Fachschulen ausgerichtet. Neben dem Tansformator werden Gleichstrom- und Drehstrommaschinen behandelt. Das Kapitel Elektronische Antriebstechnik enthält die Leistungselektronik und die Steuerung von Gleichstrom- und Drehstrom-Asynchronmaschinen. Das Stoffgebiet ist für denjenigen, der sich erstmals damit beschäftigt, durch mathematisch einfach gehaltene Zusammenhänge, komprimierte Darstellung, vollständig durchgerechnete Beispiele und Verständnisfragen leicht zu erschließen.
In dieser neuen Auflage wurden Thyristoren in einigen Schaltungen durch die moderneren IGBTs ersetzt.
Aktualisiert: 2022-07-06
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Dieses Lehr- und Übungsbuch für Grundschaltungen der Elektronik und Leistungselektronik sowie der Digitaltechnik vermittelt die Grundzüge der Elektronik auf einem mittleren mathematischen Niveau. Es bietet eine kurz gefasste Einführung in die Elektronik auf aktuellem Stand der Bauelemente und Schaltungstechniken und stellt alle Elektronik-Grundlagen in lehrgangsmäßiger Form in einem Band übersichtlich zusammen. Die Darbietung des Lehrstoffs orientiert sich am Niveau von Technikerschulen und fördert das Verständnis für elektronische Schaltungen und Digitalisierung. Das enthaltene Repetitorium Elektrotechnik erleichtert den Einstieg in die Materie.
Aktualisiert: 2023-04-15
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