Die Haftung der Vergussmasse ist ein entscheidender Faktor für die Robustheit und Funktionalität eines leistungselektronischen Moduls. In dieser Arbeit wurde die Haftung von keramischen Vergussmassen weiterentwickelt. Es wurde ein Primer entwickelt, der auch bei hohen Temperaturen für kurze Zeiten gute Scherwerte liefert. Außerdem wurde eine gänzlich neue Vergussmasse entwickelt auf Basis von Alkoxysilanen. Besonders MTES zeigte vorteilhafte Eigenschaften für die Haftung unter Temperatur. The adhesion of encapsulation materials is an dendrimental factor for the robustness and functionality of a power electronic device. In this work the adhesion of ceramic potting materials was developed. A new primer was invented, that enabled high shear strengths even at high temperatures for short times. Furthermore, a completely new potting material was invented on the basis of alkoxysilanes. Especially MTES showed beneficial properties for the adhesion under temperature load.
Aktualisiert: 2023-06-28
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Die Haftung der Vergussmasse ist ein entscheidender Faktor für die Robustheit und Funktionalität eines leistungselektronischen Moduls. In dieser Arbeit wurde die Haftung von keramischen Vergussmassen weiterentwickelt. Es wurde ein Primer entwickelt, der auch bei hohen Temperaturen für kurze Zeiten gute Scherwerte liefert. Außerdem wurde eine gänzlich neue Vergussmasse entwickelt auf Basis von Alkoxysilanen. Besonders MTES zeigte vorteilhafte Eigenschaften für die Haftung unter Temperatur. The adhesion of encapsulation materials is an dendrimental factor for the robustness and functionality of a power electronic device. In this work the adhesion of ceramic potting materials was developed. A new primer was invented, that enabled high shear strengths even at high temperatures for short times. Furthermore, a completely new potting material was invented on the basis of alkoxysilanes. Especially MTES showed beneficial properties for the adhesion under temperature load.
Aktualisiert: 2023-06-28
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Lehrbuchreihe Elektrotechnik für Studierende:
- Band 1 - Grundlagen
- Band 2 - Gleichstrom
- Band 3 - Wechselstrom 1
- Band 4 - Wechselstrom 2
Diese Lehrbücher sind für alle Studenten gedacht, die sich im Verlauf des Studiums mit der Elektrotechnik auseinandersetzen müssen. Die vier Werke sind als Leitfaden zu Lehrveranstaltungen oder als begleitende Lektüre zu Vorlesungen ebenso geeignet wie zum Selbststudium. Auch Ingenieuren in der Berufspraxis kann zur Wiederholung oder Vertiefung des Wissens dienen.
Aktualisiert: 2023-06-13
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Ein im Verteilnetz lokalisierter Verbund von Speichersystemen soll dem Übertragungsnetz Momentanreserve bereitstellen. Um die Speichersysteme, die zu diesem Zweck als Virtuelle Synchronmaschinen ausgeführt sind, erfolgreich betreiben zu können, werden folgende Fragen in dieser Arbeit beantwortet und analytisch diskutiert:
Welche Variante der Virtuellen Synchronmaschine bietet sich für diese Aufgabe an? Wie muss die Anlage parametriert werden, und ist gewährleistet, dass die einzelnen Anlagen stabil am Netz arbeiten, ohne sich gegenseitig zu Schwingungen anzuregen.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Der Erfolg batterieelektrischer Fahrzeuge hängt maßgeblich von der Zuverlässigkeit und Vorhersagbarkeit des Batteriespeichers ab. Dieser ist an verschiedene leistungselektronische Schaltungen angeschlossen, durch deren Schaltmuster periodische Stromschwankungen, sog. "Rippel" entstehen. In dieser Arbeit wird der Einfluss dieser hochfrequenten Stromschwankungen auf die Alterung und das Betriebsverhalten von Lithium-Ionen-Zellen durch zyklische Alterungstests mit induzierten, hochfrequenten Stromrippeln eines eigens entwickelten Zelltesters untersucht. Die vergleichende Auswertung zentraler Alterungsparameter, darunter Restkapazität, Innenwiderstand und Polarisationsverhalten, ergibt, dass der Einfluss des Stromrippels auf das allgemeine Alterungsverhalten der Zellen relativ gering ausfällt und deutlich von gravierenderen Einflüssen überlagert wird. Insbesondere bestätigt sich, dass zwischen den Alterungsparametern stets direkte Rückschlüsse gezogen werden können und somit bei der Diagnose der Zellbeschaffenheit keine Unterscheidung zwischen den Zyklisierungsmethoden herangezogen werden muss. Die Messungen zeigen jedoch einen qualitativen Zusammenhang zwischen der im Betrieb erreichbaren Zyklentiefe und den Stromrippeln und legen ebenso einen quantitativen Zusammenhang zwischen der Größe der Stromschwankung und der verringerten Zyklentiefe nahe. Demnach ist im Rahmen typischer Betriebsbedingungen kaum ein Einfluss der Stromrippel auf die Zuverlässigkeit der Zellen zu erwarten, wohl aber ein spürbarer Einfluss auf deren Vorhersagbarkeit.
Aktualisiert: 2022-09-30
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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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Der sich durch die Elektrifizierung des Antriebsstrangs verändernde Fahrzeugaufbau bedingt den Einsatz von Rohstoffen, deren Risikoexposition teilweise als kritisch einzustufen ist. Trotz der Bedeutung der Automobilindustrie liegen keine Forschungsarbeiten vor, die die Identifikation, Bewertung, Steuerung und Berichterstattung von elektromobilitätsbedingten Risiken in der deutschen Automobilindustrie ganzheitlich untersuchen. Basierend auf der identifizierten Forschungslücke liegen der Arbeit drei forschungsleitende Fragestellungen zugrunde.
Zunächst wird im Rahmen einer ersten Partialanalyse die Identifikation und Bewertung von elektromobilitätsbedingten Rohstoffrisiken behandelt. Im Rahmen der zweiten Partialanalyse, bei der die externe Berichterstattung der Unternehmen der deutschen Automobilindustrie (DAX Sektor Automobile) in den Forschungsfokus rückt, wird zunächst untersucht, wie über das Risikomanagement, die Risikobewertung und –darstellung von Risiken im Risikobericht berichtet wird. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Partialanalyse wird Drittens die Berichterstattungspraxis über die elektromobilitätsbedingten Risiken analysiert.
Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden Handlungsempfehlungen zur Begegnung der Risiken und zur Verbesserung des Status Quo der Berichterstattungspraxis abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-01-01
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GaN-basierte Transistoren werden seit einigen Jahren als vielversprechende Kandidaten für zukünftige leistungselektronische Anwendungen gehandelt. Bei der Entwicklung dieser Bauelemente sollen insbesondere deren Durchbruchfestigkeit, Stromtragfähigkeit und Schaltgeschwindigkeit erhöht werden. Parallel soll die Effizienz immer besser werden. Um dies zu erreichen, müssen sowohl die epitaxische Struktur als auch das Design der Transistorstruktur optimiert werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine umfassende systematische Studie der Designparameter eines AlGaN/GaN-HEMTs durchgeführt. Ziel dabei war es, ein Transistordesign zu entwickeln, das für leistungselektronische Anwendungen optimiert ist. Die entsprechenden Maßnahmen gliederten sich in zwei große Bereiche: „Design für hohe Spannung“ und „Design für niedrigen Ron und hohe Stromtragfähigkeit“.
Im Rahmen von Voruntersuchungen wurden systematische Erkenntnisse, Optimierungsmaßnahmen und technologische Lösungen erarbeitet, die in ein neues Transistordesign einflossen. Ein entsprechend optimiertes Design für die angestrebte 65 mΩ-Klasse wurde vorgeschlagen: 134 Finger à 1,6 mm Fingerlänge bei einer Gesamtgateweite Wg = 214,4 mm auf einer Fläche von 10,12 mm². Die optimierten Transistoren wurden am FBH mittels p-GaN-Gate Normally-off-Technologie hergestellt. Im on-state wurde gezeigt, dass die Ströme von Ids max ~ 111 A bei einem Ron von ~ 52 mΩ und erreicht werden. Im off-state erreichten die Leistungselektronik-Transistoren die Durchbruchspannung von 700 V bei einem off-state Leckstrom unter 100 μA. Die hier entwickelten Transistoren zeigten sowohl im on- als auch im off-state ein gutes Potential für den Einsatz in leistungselektronischen Anwendungen bis 600 V.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Die Leit- und Schaltverluste eines Leistungshalbleiters haben nach wie vor einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz und die erreichbare Leistungsdichte eines Umrichters. Aktuell zeigen sich AlGaN/GaN-HEMTs vor allem durch ihre hohen Schaltgeschwindigkeiten bei gleichzeitig ausgezeichneten Leiteigenschaften als aussichtsreiche Kandidaten für eine Reduktion dieser Verluste. In dieser Arbeit werden neuartige GaN-Transistoren charakterisiert und für leistungselektronische Anwendungen optimiert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der gegenseitigen Anpassung der Halbleitertechnologie und der Schaltungsumgebung.
Aktualisiert: 2022-09-30
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Die elektrische Energieversorgung in Deutschland hat sich seit Ende der 1990er Jahre deutlich verändert. Der Ausbau erneuerbarer Energien und die Ausweitung der Elektromobilität stellen das Versorgungssystem vor neue Herausforderungen. Mit der zunehmenden Integration dezentraler Erzeuger in die Netze steigt auch der Bedarf zur dezentralen Erbringung von Systemdienstleistungen.
Die gezielte Be- oder Entlastung einzelner Phasen des Netzes erlaubt den Ausgleich eventuell vorliegender Unsymmetrien. Eine symmetrische Auslastung des Netzes entlastet die Transformatoren, verringert die Verluste und erhöht die Ausnutzung innerhalb der zulässigen Spannungsbänder.
Diese Dissertation stellt ein Umrichtersystem vor, das für den Einsatz in der Ladetechnik von Elektrofahrzeugen oder zur Netzanbindung stationärer Batteriesysteme konzipiert wurde und für die Netzsymmetrierung eingesetzt werden kann.
Der rückspeisefähige Vierleiter-Umrichter mit aktiv moduliertem Neutralleiter bietet die schaltungstechnische Voraussetzung, sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Ströme in ein dreiphasiges Vierleiter-Netz einzuprägen. Zur Steuerung des Umrichters wird das neu entwickelte Hyperraumzeigermodulations-Verfahren mit überlagertem Proportional-Resonanz-Regler angewandt.
Aktualisiert: 2021-04-16
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Lehrbuchreihe Elektrotechnik für Studierende:
- Band 1 - Grundlagen
- Band 2 - Gleichstrom
- Band 3 - Wechselstrom 1
- Band 4 - Wechselstrom 2
Diese Lehrbücher sind für alle Studenten gedacht, die sich im Verlauf des Studiums mit der Elektrotechnik auseinandersetzen müssen. Die vier Werke sind als Leitfaden zu Lehrveranstaltungen oder als begleitende Lektüre zu Vorlesungen ebenso geeignet wie zum Selbststudium. Auch Ingenieuren in der Berufspraxis kann zur Wiederholung oder Vertiefung des Wissens dienen.
Aktualisiert: 2022-09-27
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