Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
Ein weiterer Lebensdauer begrenzender Aspekt sind Lastwechsel bzw. Temperaturwechsel. Hierfür
bietet SemiSel mit dem Markieren der entsprechenden Option die Möglichkeit der Eingabe
und Berechnung typischer Lastzyklen. Für diese Belastung interessiert weniger die Maximaltemperatur
sondern mehr die Temperaturdifferenz zwischen Volllastbetrieb und Leerlauf. Diese
führt zu Alterungserscheinungen im Leistungshalbleitermodul (vgl. Kap. 2.7) und ist deshalb in
die Lebensdauerbetrachtung des Umrichters mit einzubeziehen. In Bild 5.2.18 ist beispielhaft ein
Fahrzyklus eines Antriebes mit den 4 Betriebszuständen: Anfahren, konstante Geschwindigkeit,
Abbremsen, Stillstand dargestellt. Die Werte des Lastzyklus werden in eine Tabelle mit Stützpunkten
eingegeben. Zwischen den Punkten wird vom Programm linear interpoliert. Die Temperatur
und Verlustleistungsberechnung erfolgt in vergleichbarer Weise wie beim Überlaststrom. Während
der Beschleunigung und Abbremsphase fließt ein Überstrom und die Schaltfrequenz wurde reduziert.
Besonderheit beim Abbremsen ist der Wechsel der Energieflussrichtung. Der Phasenwinkel
cos(j) wird negativ – der Wechselrichter arbeitet als Gleichrichter und speist Energie zurück.
V/
fout fsw
t [s] I/Iout Vout cos ( )
[Hz] [kHz]
current
1
voltage
cos( )
0 4 8 12 16 t/s 25
-1
acceleration
deceleration
Bild 5.2.18 Definition eines Lastzyklus in SemiSel
0 0 0 0 0 6
0.1 2 0,1 1 5 4
4 2 1 0.85 50 4
4.1 0.7 1 0.85 50 6
12 0.7 1 0.85 50 6
12.1 1.5 1 -0.85 50 4
16 1.5 0.1 -1 5 4
16.1 0 0 0 5 6
25 0 0 0 0 6
5.2.3.4 Bauelementauswahl
Als zweiter Satz von Eingangsgrößen werden die Bauelementparameter benötigt. Diese werden
über die Auswahl des Bauelementnamen aus einer Datenbank geladen (Bild 5.2.19). Hier benötigt
der Anwender bereits eine Vorstellung welches Produkt er eventuell einsetzen könnte. Dies betrifft
sowohl die Gehäuseform als auch die verschiedenen Chiptechnologien. Als einen ersten Anhaltspunkt
ohne Überlast kann man sich einen Produktvorschlag im Programmteil „Device proposal“
machen lassen.
Bild 5.2.19 Bauteilauswahl
Als Einflussmöglichkeiten auf die Bauteilparameter hat der Anwender die Möglichkeit, zwischen
typischen und maximalen Durchlassparametern zu wählen. Außerdem können die Schaltverluste
mit Hilfe eines Korrekturfaktors geändert werden. Dies kann zum Beispiel notwendig sein, wenn
die Ansteuerbedingungen von den Nennbedingungen im Datenblatt abweichen oder wenn „Weiches
Schalten“ erfolgt. Der Korrekturfaktor wird ermittelt, in dem die Schaltverluste am Nennar-
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