Einfluss des Einsatzes von SiC-Halbleitern in HV-Komponenten auf den Stromripple und die niederfrequenten Magnetfelder

Abstract

Beim Betrieb von Antriebsumrichtern kommt es sowohl auf der AC als auch auf der DC Seite zu Gleichtakt und Gegentaktstörströmen, die in Kombination ein niederfrequentes Magnetfeld erzeugen, welches bei Messungen nach dem Standard GBT 18387 zu Grenzwertüberschreitungen führen kann. Ein Teil der Arbeit war die Untersuchung des Einflusses der Halbleitertechnologie und somit der Schaltzeit der Leistungshalbleiter auf die Störströme auf der AC und der DC Seite. Hier zeigte sich, dass die schnelleren Spannungsflanken im Wesentlichen einen Einfluss auf die Gleichtaktstörströme haben. Zum einen sind die Stromimpulse schneller sprich hochfrequenter und zum anderen steigt ihre Amplitude mit sinkender Einschaltzeit an. Auf den Gegentaktstrom hingegen hat die Schaltzeit nur einen geringen Einfluss. Ein weiterer Teil war die Untersuchung des Einflusses von zusätzlichen Filtermaßnahmen auf die Störströme auf der AC und DC Seite des Umrichters. Gerade beim Gegentaktstörstrom sind die im Fahrzeug einsetzbaren Filtermaßnahmen begrenzt. Die Gleichtaktströme hingegen können effektiv gefiltert werden, so dass zur Reduktion der durch den Gegentaktstorm erzeugten Magnetfeldkomponenten auf der DC Seite eine möglichst symmetrische und enge Kabelverlegung realisierte werden sollte. Auf der AC Seite kann eine möglichst kurze Ausführung der Motorleitungen die generierten Magnetfelder deutlich reduzieren.