Untersuchungen zum Einsatz von Siliziumkarbid-Feldeffekttransistoren in Gleichspannungswandlern für Hochleistungsbordnetze

Die wachsende Marktreife von SiC MOSFETs ermöglicht den kommerziellen Einsatz in galvanisch getrennten HilfsbDie wachsende Marktreife von SiC MOSFETs ermöglicht den kommerziellen Einsatz in galvanisch getrennten Hilfsbetriebeumrichtern zur Versorgung von Schienenfahrzeugbordnetzen. Diese neuartige Transistor-technologie hat das Potential die Leistungsdichte und die Schaltfrequenz deutlich zu steigern, wodurch das Bauvolumen und das Gewicht passiver Bauelemente reduziert wird.

Weiterhin führt ihr Einsatz zu einer Zunahme des Wirkungsgrades und damit verringerten Kühlanforderungen. Die gesteigerte Effizienz eines solchen Wandlers macht sich insbesondere im Teillastbetrieb positiv bemerkbar.

In der vorliegenden Dissertation werden das Verhalten von SiC MOSFETs unter hartem und weichem Schalten wie auch im Fehlerfall eines Kurzschlusses detailliert untersucht und grundlegende Unterschiede zum IGBT erörtert. Weiterhin werden verschiedene Ansteuerverfahren betrachtet, mit deren Hilfe das Schaltverhalten weiter optimiert und Schaltverluste deutlich reduziert werden können.

Durch die umfassende Analyse der SiC MOSFET Technologie wird zunächst ein grundlegendes Verständnis für die prinzipielle Funktionsweise des Bauelementes, dessen Leistungsfähigkeit und dessen Potential für den Einsatz in Hilfsbetriebeumrichtern vermittelt.