Konzeption und Untersuchung eines fehlertoleranten FET-Umrichters

Von:

Florian Kapaun

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Durch die Fortschritte der Leistungselektronik wurden neue, anspruchsvolle Anwendungsfelder erschlossen. Während in der Anfangszeit der Leistungselektronik vorwiegend hochwertige Antriebe in der industriellen Produktion mit Umrichtern ausgerüstet wurden, werden zukünftig alle Systeme der Energietechnik, Antriebstechnik und der industriellen Produktion wesentlich durch Leistungselektronik geprägt werden. Ähnlich wie in der Informationstechnik, gibt es einen eindeutigen Trend zu vernetzten Systemen. Die technischen Anforderungen an derartige, komplexe Systeme bzgl. Zuverlässigkeit und funktionaler Sicherheit sind extrem hoch. In der vorliegenden Dissertation werden geeignete Konzepte und technische Ausführungen für moderne Umrichter untersucht, welche die gesamten Anforderungen an Fehlertoleranz und funktionale Sicherheit in derartigen Netzwerken erfüllen können. Bei den untersuchten Umrichtern erfolgt eine Beschränkung auf niedrige Spannungen, insbesondere auf SMD -Bauelemente und Feldeffekt-Transistoren. Neben der Entwicklung des Redundanzkonzepts liegt ein Schwerpunkt der Arbeit auf der Konzeption und der Realisierung eines hocheffizienten, MOSFET-Umrichters auf Leiterplattenbasis. Der auf Modulen basierende Umrichter lässt sich sehr gut skalieren und ermöglicht hohe Schaltfrequenzen und Leistungsdichten. Sowohl die Möglichkeit eines fehlertoleranten Umrichterbetriebs, als auch die Leistungsfähigkeit des entwickelten Umrichters, werden durch praktische Messungen nachgewiesen.