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Lehre

MA – HV-Spannungswandler für Luftfahrtanwendungen

Entwicklung der Leistungsstufe eines HV-Spannungswandlers für Luftfahrtanwendungen

Die Elektrifizierung des Antriebs von Luftfahrzeugen wird zunehmend konkreter. Da die Turbinen moderner Flugzeuge mehrere Megawatt Leistung haben, und die Kabelquerschnitte aus Gewichtsgründen begrenzt sind, müssen die Antriebsspannungen bei einer Elektrifizierung des Antriebs auf deutlich höhere Werte gesteigert werden, als dies bei elektrifizierten PKWs üblich ist.

Da aus Gewichts- und Volumengründen für Langstreckenflugzeuge keine rein batterieelektrische Lösung möglich ist, wird die Einbindung von Brennstoffzellen zur Reichweitenerhöhung erwogen. Um die weiche Kennlinie eines Brennstoffzellenstacks mit einer HV-Batterie zu verbinden, ist ein DCDC-Wandler notwendig.

Ziel der Arbeit soll ein nicht-isolierender, schnell-schaltender Aufwärtswandler sein, der Ausgangsspannungen bis 2 kV liefern kann. Dazu sollen zwei Einzelwandler in Reihe geschaltet werden, die in einem ersten Schritt mit zwei Signalgeneratoren angesteuert werden. Als Leistungsschalter sollen MOSFETs und Dioden der 1700 V Spannungsklasse aus dem Halbleitermaterial SiC zum Einsatz kommen. Die Auslegungskriterien sind ein hoher Wirkungsgrad, hohe Leistungsdichte – sowohl pro Gewicht als auch pro Volumen – und eine hohe Lebensdauer.

Erwartet werden ein ausgeprägtes praktisches Geschick und es müssen Vorkenntnisse über die Auslegung von Leistungsschaltern, Treiberstufen sowie Lastdrosseln vorhanden sein. Weiterhin sind fundierte Kenntnisse in der Bedienung gängiger Schaltungssimulationsprogramme (z.B. Spice) und Layoutprogramme (z.B. Eagle) erforderlich.

Bearbeiter: Max Gerner

Betreuer: Otto Kreutzer (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761193; Email: Otto.Kreutzer@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März