Leistungselektronik: Grundlagen und Praxis

Inhalt

• Tiefsetzsteller als grundlegende Schaltung, Pulsweitenmodulation (PWM), linearisiertes Schaltungsverhalten
• Nicht isolierende klassische Wandler: Hochsetzsteller, bidirektionale Gleichspannungssteller, DC-AC-Wandler (H-Brücke und 3~)
• Steuerung/Regelung: Modulationsmuster für H-Brücken, Raumzeigermodulation: Woher kommen die 15% Spannungsgewinn? Regelung eines DC-AC Wandlers, aktive Dämpfung eines LCL-Filters
• Bauelemente: Reverse Recovery Effekt (auch in Body-Dioden moderner Si- und SiC MOSFETs), Superjunction MOSFETs, Synchrongleichrichtung, Wide-Bandgap Devices (Siliziumkarbid - SiC & Galliumnitrid-GaN), Magnetische Bauelemente
• Parasitäre Effekte (Beispiel Sperrwandler / Flyback Converter) und elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
• Galvanisch getrennte DC-DC Wandler und Prinzip des weichen Schaltens (Resonanzwandler, u.a. LLC, induktives Laden, ... )

Basierend auf den Grundlagen der Leistungselektronik werden sukzessive die Fragestellungen mit Lösungen erarbeitet, die heute aktuell im Fokus stehen. Den Teilnehmern wird mit modernen Konvertern zum einen die interne Funktionsweise der Leistungselektronik als auch die Funktion der LE als Komponente im System dargelegt. Aktuelle Entwicklungen werden eingeordnet und erläutert. Beispielsweise wird im Kontext von Wide-Bandgap Bauelementen auf EMV-Aspekte eingegangen (Möglichkeit einer reduzierten Induktivität, Herausforderungen bzgl. erhöhtem du/dt) aber gleichzeitig auch die Notwendigkeit einer erhöhten Bandbreite in der Regelung abgeleitet.

Leistungselektronik ist in einem großen Leistungsbereich von einigen Watt in Schaltnetzteilen, über Applikationen in der Automatisierungstechnik, im Bereich Solar, Wind und Elektromobilität bis hin zu Netzanwendungen im kleinen MW Bereich eine Schlüsseltechnologie. Steuerungsseitig ermöglicht sie als Stellglied im Regelkreis eine gezielte und gleichzeitig energieeffiziente Energiekonversion. Fortschritte bei Materialien und Bauelementen führen zu besseren Konvertern mit neuen Herausforderungen.

Vortrag, Diskussionen, Übungen, Live-Simulationen

Zielgruppe

Ingenieure und Techniker, die ausgehend von den Grundlagen der LE die aktuellen Fragestellungen samt Lösungsansätze detailliert verstehen wollen. Bezüglich der Beispiele stehen Anwendungen aus dem Bereichen Automotive und Erneuerbare im Fokus.