Methodologie und Prüfverfahren zur EMV Qualifizierung von Leistungsmodulen

Abstract

Für Hersteller von leistungselektronischen Systemen sind Qualifizierungsergebnisse hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) eines einzelnen Leistungsmoduls oft kein primäres Entscheidungskriterium für die Auswahl bzw. den Vergleich unterschiedlicher Lösungsangebote. Dennoch beeinflussen Leistungsmodule als primäre Störquelle auch insbesondere durch ihre integrierten Leistungshalbleiter die Störemission in einem erheblichen Maße. So können sich zum Beispiel je nach gewähltem Leistungsmodul deutliche Unterschiede im Emissionsspektrum ergeben. Die sich daraus ergebende Diskrepanz aufgrund der technischen Notwendigkeit und einer nicht vorhanden qualitativen Absicherung auf der Leistungsmodulebene ist letztlich der Unvergleichbarkeit zwischen den einzelnen Messergebnissen unterschiedlicher Modulhersteller geschuldet. Häufig werden innerhalb von Entwicklungsabteilungen EMV Messungen in Form eines Delta-Vergleiches unterschiedlicher Leistungsmodule verschiedener Generationen durchgeführt, welche aber keine echte Vergleichbarkeit liefern können. „State-of-the-Art“ EMV-Prüfungen werden aktuell auf Leistungsmodulebene häufig in einer vereinfachten, generischen Systemumgebung durchgeführt. D.h., das Leistungsmodul wird aktiv betrieben, dabei sind sowohl die Leistungselektronikkomponenten (Leitungsmodul, Zwischenkreis, interne Verbindungstechnik und Gehäuse) als auch die Systemumgebung (Bordnetznachbildung, E-Maschine, HV Leitungen und Gehäuse) vereinfacht und zum Teil nicht aussagefähig im Vergleich zu einem realen Fahrzeug aufgebaut. Aufgrund dieser Problematik ist es sinnvoll, zusätzliche Untersuchungen mit einem umgebungsunabhängigen Prüfverfahren durchzuführen, welches Aussagen über das reine Bauteil (Leistungsmodul) liefern kann. Innerhalb dieses Beitrags wird ein für die Leistungselektronik neuartiges passives Prüfverfahren vorgestellt, welches eine umgebungsunabhängige Charakterisierung von unterschiedlichen Leistungsmodulen erlaubt. Dieses Papier zeigt anschaulich das Potential, welches sich in einer rein passiven Leistungsmodulbewertung befindet. Innerhalb des BMBF geförderten Projektes „InSeL“ treibt das Fraunhofer IISB zusammen mit der BMW AG die Forschung im Bereich der passiven Leistungsmodulmessung voran und entwickelt dazu die nötigen Grundlagen für diese spezielle Messanwendung innerhalb der Leistungselektronik. In dem Beitrag wird das allgemeingültige Verfahren exemplarisch am Beispiel eines Fahrzeugumrichter-Modules erklärt.