Regelsysteme zur Verlängerung der Lebensdauer von Leistungsmodulen in Antriebswechselrichtern

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Beim Betrieb leistungselektronischer Schaltungen unterliegt die Temperatur der Halbleiterchips verschiedenen Einflussfaktoren, die zeitlich variieren. Der Temperaturverlauf wird maßgeblich durch die Durchlass- und Umschaltverluste, die vom aktuellen Betriebszustand abhängen, sowie durch das thermische Verhalten des mechanischen Aufbaus beeinflusst. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Regelung zur Reduktion der Amplitude der Temperaturzyklen der Ventile, indem die Temperatur in niedrigen Lastzuständen erhöht wird. Das vorgeschlagene Regelprinzip wird zunächst durch Simulation und anschließend durch Messungen an einem herkömmlichen Zwei-Punkt-Wechselrichter und zwei Drei-Punkt-Wechselrichtern mit IGBT-Leistungsmodulen getestet. Die Amplituden der Temperaturzyklen sollen durch eine Erhöhung der Verlustleistung in niedrigen Lastzuständen verringert werden. Hierfür werden drei alternative Stellgrößen betrachtet: die Variation der Frequenz der Pulsweitenmodulation, die Anpassung der Winkellänge der Vollaussteuerungsbereiche bei einem diskontinuierlichen Modulationsverfahren und die Vorgabe einer Stromamplitude, die jedoch nur in Kombination mit einer elektrischen Drehstrommaschine verwendet werden kann. Alle Temperaturregelsysteme beeinflussen dabei nicht die mechanischen Ausgangsgrößen der Maschine.