Bachelorthesis/Praxissemester

Entwickeln eines Brückengleichrichters auf SiC Basis für eine Nennspannung von 5kV und einer Leistung von mindestens 20kW

Unsere Hochspannungsstromversorgungen kommen weltweit bei unterschiedlichen industriellen Anwendungen zum Einsatz.

Bei unseren Geräteserien, die eine Gleichspannung als Ausgangsspannung haben, kommt üblicherweise ein Übertrager mit einer Ausgangsspannung von bis zu 5kV und einer Frequenz im Bereich von 40kHz zum Einsatz. Diese Spannung wird dann mit Hilfe von Kaskaden erhöht und gleichgerichtet. Für Ausgangsspannungen bis 5kV wird aktuell entweder ein luftgekühlter Brückengleichrichter eingesetzt oder es muss auf einen Brückengleichrichter mit Ölkühlung zurückgegriffen werden. Der luftgekühlte Brückengleichrichter ist beschränkt auf 10kW. Bei dem ölgekühlten Brückengleichrichter sind die technischen Aufwände der Ölkühlung sehr hoch.   

 

Ziel dieser Thesis soll es sein einen Brückengleichrichter mit einer Nennspannung von bis zu 5kV zu entwickeln, welcher auf einen Kühlkörper aufgebracht und so entwärmt werden kann. Der Brückengleichrichter soll mindestens eine Nennleistung von 20kW bei einer Spannung von 5kV haben.

 

Der Brückengleichrichter soll als Metallkernleiterplatte (IMS-Leiterplatte; Insulated Metallic Substrate) aufgebaut werden. Es sollen Siliziumkarbid-Dioden (SiC) eingesetzt werden. Hierfür müssen zunächst Berechnungen und Simulationen durchgeführt werden. Auf diesen Grundlagen müssen Bauteile und Platinenmaterialien ausgewählt werden. Es müssen Konzepte zur mechanischen Befestigung erarbeitet, untersucht und bewertet werden.

 

Danach müssen Schaltplan sowie Layout in unserer PCB-Designsoftware Pulsonix erstellt werden. Dabei sind die Normen zu der Bemessung von Luft- und Kriechstrecken einzuhalten. Abschließend muss der Brückengleichrichter durch umfangreiche Tests in einer Hochspannungsstromversorgung qualifiziert werden.

 

Die Schaltungen müssen nach EN61010 realisiert werden.

Ihre Aufgabe:

  • Studienrichtung Elektrotechnik oder vergleichbare Fachrichtungen
  • Kenntnisse in der Erstellung von Schaltplänen und Layouts mit Hilfe von PCB-Software sind von Vorteil
  • Erste Erfahrungen im Umgang mit Leistungselektronik sind von Vorteil

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