MA – Ansteuerschaltung für ein pyrotechnisches Trennelement in einem vollelektrischen Antriebsstrang eines Hubschraubers

Die Elektrifizierung von Antriebssystemen in der Luftfahrt stellt stets neue Herausforderungen. Im Rahmen dieser Masterarbeit sollen die sicherheitstechnischen Aspekte einer Ansteuerschaltung für Pyro-Trennelemente innerhalb eines 9-phasigen modular integrierten 800 V SiC Antriebsumrichter für einen Helikopter Antrieb im Rahmen des Forschungsprojekts HeDrive untersucht werden. Tritt in einem 3-phasigen Teilsystem ein Fehler auf (z.B. Brückenkurzschluss), so sollen Teilsysteme mittels eines Pyroelements abgetrennt bzw. „abgesprengt“ werden und die anderen Teilsystem nicht beeinflussen. Die anderen beiden Teilsysteme können somit unabhängig davon weiterbetrieben werden (2/3 der Antriebsleistung bleiben erhalten) und eine sichere Landung ermöglichen. Dafür sollen verschiedene Fehlerfälle durchexerziert werden.
Es ist bereits ein Basis-Simulationsmodell in PLECS vorhanden, mit dem verschiedene Fehlerfälle von Umrichter und Motor simuliert werden können. Zuerst soll das Auslöseverhalten eines Pyroelements modelliert und in diese Simulation integriert werden, um die fließenden Fehlerströme zu analysieren. Anschließend sollen mehrere Konzepte für die Auswerteschaltung erstellt und verglichen werden, welches Konzept für die Auslösung des Pyroelements bzw. Abtrennung dieser Teilsysteme der Schaltung am besten geeignet ist. Besonderes Augenmerk soll dabei auf die Auswertung der Treiberfehlersignale (Überstrom/Desat-Fehler), ACStromsensoren, integrierter Stromsensoren in der DC-Busbar und die Überwachung der Zündkreise gelegt werden. Eine Fehltriggerung durch z.B. „EMV-Störungen“ soll unbedingt vermieden werden. Denkbar ist z.B. die Auswertung von mindestens zwei Fehler-Kriterien. Die Ergebnisse sind ausführlich zu dokumentieren.

Bearbeiter: Leonard Kuhn

Betreuer: Markus Meindl, Christian Bentheimer

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik, Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März