Beitrag von Xiao Yu

Thema: Designüberlegungen für magnetische Kopplung in einem mehrphasigen verschachtelten Aufwärtswandler für Brennstoffzellenanwendungen

Brennstoffzellensysteme als Energiequellen für Fahrzeugantriebe erfordern Verbesserungen hinsichtlich ihrer Systemkosten, ihres Gewichts und ihres Volumens, um auf dem Markt attraktiv zu werden. Insbesondere die Reduzierung von Volumen und Gewicht in der Energiewandlungskette vom Tank zum Antrieb stellt eine Herausforderung dar, da diese Eigenschaften von der Leistung des Systems abhängen. Innovative Ansätze sind erforderlich, um dieses Problem zu lösen.

Diese Studie untersucht verschiedene Konfigurationen für die magnetische Kopplung in mehrphasigen verschachtelten Aufwärtswandlern. Modelle für den stationären Zustand und auf Plecs basierende Simulationsmodelle wurden für verschiedene Kopplungskonfigurationen entwickelt. Die Trennung von AC und DC magnetischen Flüssen wurde zur Optimierung der einzehlnen Bauteilen betrachtet. Interaktionen zwischen magnetischen Komponenten und SiC-MOSFETs wurden untersucht. Es wurden Methoden vorgeschlagen, um die Entwurfsparameter zu begrenzen und die Systemoptimierung zu vereinfachen. Ein skalierbarer 40-kW-Zweiphasen-Aufwärtswandler mit gekoppelten Induktivitäten wurde aufgebaut und getestet, der auf diskreten SiC-MOSFETs basiert

Beitrag von Mahmoud Saeidi

Thema: Kalibrierung und thermische Charakterisierung von Multi-Chip-SiC-Leistungsmodulen: Herausforderungen und Herangehensweise

In vielen Anwendungen ist eine kompakte Bauweise sehr erwünscht, stellt aber eine große Herausforderung dar. Dies gilt auch für Halbleitersysteme, bei denen eine Verringerung der Größe von Leistungsmodulen angestrebt wird, um sowohl das Volumen zu reduzieren als auch die Leistungsdichte zu erhöhen. Die kompakte Bauweise von Leistungshalbleitern führt jedoch zu einer höheren Verlustleistungsdichte und einer geringeren Wärmeabfuhrkapazität zur Kühlfläche hin. Unzureichende Kühlmaßnahmen, insbesondere bei reduzierter Größe, können zu erhöhten Bauteiltemperaturen führen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Analyse von Methoden zur Ableitung von Verlusten aus Halbleitern und die Überwachung des möglichen Temperaturanstiegs. Die Studie geht speziell auf die thermischen Eigenschaften eines Leistungsmoduls ein. Sie basiert auf dem im Gehäuse montierten NTC-Widerstand RNTC zur Abschätzung der Sperrschichttemperatur, erörtert die Vor- und Nachteile des Einsatzes des NTC-Widerstands RNTC, führt detaillierte RDS(on)-Messungen unter verschiedenen Bedingungen durch und führt eine Kalibrierung des Spannungsabfalls über der Body-Diode zur Abschätzung der Sperrschichttemperatur durch. Ziel ist es, tiefere Einblicke in die thermische Leistung des SiC-Multi-Chip-Leistungsmoduls in einer praktischen Situation zu gewinnen, indem eine thermische Simulation mit praktischen Ergebnissen validiert wird.

Weitere Themen:

Außerdem stellte Herr Dr.-Ing. Siqi Lin sein, gemeinsam mit der Universität Kassel und dem Fraunhofer IEE erstelltes Paper mit dem Titel: Design and Experimental Verification of an Oil-Cooled Medium-Frequency Transformer for a 250kW Half-Bridge Series Resonant Converter vor. Herr Lin wurde von Prof. Friebe während seiner Zeit als Nachwuchsgruppenleiter (Jun.-Prof.) an der Leibniz Universität Hannover betreut, außerdem hat er seinen Masterabschluss in der Elektrotechnik im Jahr 2018 an der Universität Kassel bei Prof. Zacharias abgeschlossen. Wir wünschen ihm viel Spaß und Erfolg in seinem Arbeitsleben in der Industrie in seinem Heimatland China.

Beitrag von Xiao Yu

Thema: Designüberlegungen für magnetische Kopplung in einem mehrphasigen verschachtelten Aufwärtswandler für Brennstoffzellenanwendungen

Brennstoffzellensysteme als Energiequellen für Fahrzeugantriebe erfordern Verbesserungen hinsichtlich ihrer Systemkosten, ihres Gewichts und ihres Volumens, um auf dem Markt attraktiv zu werden. Insbesondere die Reduzierung von Volumen und Gewicht in der Energiewandlungskette vom Tank zum Antrieb stellt eine Herausforderung dar, da diese Eigenschaften von der Leistung des Systems abhängen. Innovative Ansätze sind erforderlich, um dieses Problem zu lösen.

Diese Studie untersucht verschiedene Konfigurationen für die magnetische Kopplung in mehrphasigen verschachtelten Aufwärtswandlern. Modelle für den stationären Zustand und auf Plecs basierende Simulationsmodelle wurden für verschiedene Kopplungskonfigurationen entwickelt. Die Trennung von AC und DC magnetischen Flüssen wurde zur Optimierung der einzehlnen Bauteilen betrachtet. Interaktionen zwischen magnetischen Komponenten und SiC-MOSFETs wurden untersucht. Es wurden Methoden vorgeschlagen, um die Entwurfsparameter zu begrenzen und die Systemoptimierung zu vereinfachen. Ein skalierbarer 40-kW-Zweiphasen-Aufwärtswandler mit gekoppelten Induktivitäten wurde aufgebaut und getestet, der auf diskreten SiC-MOSFETs basiert

Beitrag von Mahmoud Saeidi

Thema: Kalibrierung und thermische Charakterisierung von Multi-Chip-SiC-Leistungsmodulen: Herausforderungen und Herangehensweise

In vielen Anwendungen ist eine kompakte Bauweise sehr erwünscht, stellt aber eine große Herausforderung dar. Dies gilt auch für Halbleitersysteme, bei denen eine Verringerung der Größe von Leistungsmodulen angestrebt wird, um sowohl das Volumen zu reduzieren als auch die Leistungsdichte zu erhöhen. Die kompakte Bauweise von Leistungshalbleitern führt jedoch zu einer höheren Verlustleistungsdichte und einer geringeren Wärmeabfuhrkapazität zur Kühlfläche hin. Unzureichende Kühlmaßnahmen, insbesondere bei reduzierter Größe, können zu erhöhten Bauteiltemperaturen führen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Analyse von Methoden zur Ableitung von Verlusten aus Halbleitern und die Überwachung des möglichen Temperaturanstiegs. Die Studie geht speziell auf die thermischen Eigenschaften eines Leistungsmoduls ein. Sie basiert auf dem im Gehäuse montierten NTC-Widerstand RNTC zur Abschätzung der Sperrschichttemperatur, erörtert die Vor- und Nachteile des Einsatzes des NTC-Widerstands RNTC, führt detaillierte RDS(on)-Messungen unter verschiedenen Bedingungen durch und führt eine Kalibrierung des Spannungsabfalls über der Body-Diode zur Abschätzung der Sperrschichttemperatur durch. Ziel ist es, tiefere Einblicke in die thermische Leistung des SiC-Multi-Chip-Leistungsmoduls in einer praktischen Situation zu gewinnen, indem eine thermische Simulation mit praktischen Ergebnissen validiert wird.

Weitere Themen:

Außerdem stellte Herr Dr.-Ing. Siqi Lin sein, gemeinsam mit der Universität Kassel und dem Fraunhofer IEE erstelltes Paper mit dem Titel: Design and Experimental Verification of an Oil-Cooled Medium-Frequency Transformer for a 250kW Half-Bridge Series Resonant Converter vor. Herr Lin wurde von Prof. Friebe während seiner Zeit als Nachwuchsgruppenleiter (Jun.-Prof.) an der Leibniz Universität Hannover betreut, außerdem hat er seinen Masterabschluss in der Elektrotechnik im Jahr 2018 an der Universität Kassel bei Prof. Zacharias abgeschlossen. Wir wünschen ihm viel Spaß und Erfolg in seinem Arbeitsleben in der Industrie in seinem Heimatland China.