MA – Generische Modellbildung von SiC-MOSFET zur transienten Simulation von Schaltvorgängen auf Leistungsmodulebene

Eine der wichtigsten Komponenten in einem Umrichter ist das Leistungsmodul. Um in der frühen Entwicklungsphase eines Umrichters Performance, Effizienz und EMC-Filteraufwand optimieren zu können, ist ein genaues Simulationsmodell für den Einsatz in Schaltungssimulatoren unabdingbar.

Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein parametrierbares Spice-Modell für SiC-MOSFET auf Leistungsmodulebene zu entwickeln, welches auf Basis von Datenblattkurven und Doppelpulstests automatisiert kalibriert werden kann. Eine empfohlene Vorgehensweise wäre:

  • Literaturrecherche zur Modellbildung von SiC-MOSFET; Bewertung der Modellansätze hinsichtlich deren Grenzen sowie bezüglich der Parametrisierungs- und Implementierungsaufwände (statische, dynamische und thermoelektrische Modelle)
  • Erstellung eines parametrierbaren, bevorzugt thermoelektrischen SiC-MOSFET Modells mit Erweiterung um die parasitären Elemente des Leistungsmoduls und der Kommutierungszelle
  • Diskussion der Ursache-Wirkungszusammenhänge einzelner Parameter auf das Schaltverhalten
  • Einschränkung des Wertebereichs der Modellparameter auf Basis entsprechender Vorbetrachtungen (Datenblattangaben, erfahrungsbasierte Annahmen, Bestimmung von Schaltungsparasiten (RLC) mittels Q3D)
  • Erstellung einer automatisierten Modellparametrisierung mithilfe eines Optimierers mit der Möglichkeit zur Vorgabe von Optimierungskriterien (Überspannung, di/dt, du/dt, Schaltenergien, usw ..) bei Gültigkeit über einen möglichst weiten Betriebsbereich
  • Abgleich der Simulationsergebnisse mit Doppelpuls-Messungen und Datenblattkurven
  • Vergleich simulierter und gemessener Störspektren für ausgewählte Betriebspunkte (Quasi-Peak-Detektor)

Alle Modellbetrachtungen, Untersuchungen und Ergebnisse sind ausführlich zu dokumentieren.

 

Betreuer: Stefan Ilg (Valeo Siemens eAutomotive)

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik, Energietechnik

Frühest möglicher Beginn: sofort

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März