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MA – Entwicklung DC-Schutzelement

Entwicklung und Verifikation eines smarten, bidirektionalen und autarken strombegrenzenden DC-Schutzelementes auf Halbleiterbasis

Kurzzusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit werden zwei Konzepte für einen halbleiterbasierten Überstromschutz in einem Gleichstromnetz entwickelt. Das erste Konzept beinhaltet intelligent gesteuerte MOSFETs. Die Spannungsversorgung wird hierbei durch eine Energy Harvesting Schaltung bewerkstelligt. Das zweite Konzept verwendet dagegen selbstleitende Bauelemente. Die Abschaltung erfolgt über ein Photovoltaik IC sowie einer speziell entwickelten Kurzschlussauslösung. Beide Konzepte weisen eine bidirektionale Schutzeigenschaft auf und arbeiten vollkommen autark. Es werden sowohl Kurzschlüsse als auch Überströme erkannt. Die Schutzelemente sind für eine Netznennspannung von 380V und einem Nennstrom von mindestens 10A ausgelegt. Nach einer theoretischen Betrachtung der Konzepte erfolgt jeweils ein realer Aufbau mit anschließender Validierung der Schaltungen durch Messergebnisse.

Abstract

In this thesis, there are developed two concepts for a semiconductor-based overcurrent protection in a dc network. The first concept includes intelligently controlled MOSFETs. The power supply is provided by an energy harvesting circuit. The second concept uses self-conducting components. The switch-off is effected via a photovoltaic IC as well as a specially developed short-circuit trip. Both concepts have a bidirectional protection property and work completely autonomously. Short circuits as well as overcurrents are detected. The protection elements are designed for a mains voltage of 380 V and a nominal current of at least 10A.
After a theoretical consideration of the concepts, a real setup is carried out with subsequent validation of the circuits by means of measuring results.

Bearbeiter: Rafael Conz

Betreuer: Matthias Schulz (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761582; Email: Matthias.Schulz@iisb.fraunhofer.de;

Julian Kaiser (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761574; Email: Julian.Kaiser@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: EEI

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März