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Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme
Was Sie erwartet
Neuartige Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid (SiC) bieten für die Anwendung in zukünftigen Mittelspannungsumrichtern viele Vorteile. Die maßgebliche Herausforderung besteht in den hochdynamischen Eigenschaften der SiC-Bauelemente. Die Strom- und Spannungssteilheiten (bis zu 1 kA / µs und 200 kV / µs) sind bei vergleichbarer Chipgröße um den Faktor 10-15 höher sind als bei herkömmlichen Silizium-Bauelementen. Dadurch muss der Aufbau niederinduktiv, kompakt und dennoch niederkapazitiv und gleichzeitig hochisolierend sein. Diese Anforderungen widersprechen sich in der technischen Auslegung und Konstruktion. Ein 25 kVdc Leistungsstack mit 15 kV / 10 A SiC-Bauelementen wurde als eine Phase eines Umrichters in Dreipunkttopologie entwickelt. In dem bestehenden Aufbau erfolgte die Isolation über Luft und Feststoffe (Keramik, Kunststoff). Im Rahmen der Bachelorarbeit soll der bestehende Aufbau hinsichtlich seiner parasitären Eigenschaften vermessen werden. Es sollen mögliche alternative Isolationsmethoden durch Gas und Öl untersucht und hinsichtlich elektrischer und thermischer Eigenschaften sowie des Konstruktionsaufwandes bewertet werden. Die hohen Schaltfrequenzen mit SiC ermöglichen zwar eine deutliche Verkleinerung der passiven Bauelemente (Drossel, Netzfilter), aber durch die kleineren Filterbauelemente wirken sich transiente Netzüberspannungen stärker auf den Umrichter aus. Es soll ein geeigneter Überspannungsschutz für den Umrichter entwickelt werden. Dabei soll auch untersucht und bewertet werden, ob die herkömmlichen Überspannungsableiter hinsichtlich ihrer Dynamik auch zukünftig hinreichend für SiC-Mittelspannungsumrichter sind.

Ihre Aufgaben sind:
  • Vermessung und Untersuchung des Aufbaus hinsichtlich der parasitären Eigenschaften
  • Modellbildung mit SPICE zu den parasitären Induktivitäten und Koppelkapazitäten
  • Simulation des Einflusses von Netzüberspannungen auf den SiC-Umrichter
  • Auslegung und Entwicklung eines geeigneten Überspannungsschutzes für den Aufbau
  • Ausarbeitung und Bewertung von alternativen Isolationsmethoden (Gas und Öl) und deren Einfluss auf Konstruktion, Entwärmung, Vorteile und Aufwand
  • Dokumentation der Ergebnisse

Bachelor-/Master-/Diplomarbeit zum Thema: Untersuchung des Einflusses von Spannungstransienten und der parasitären Bauelemente auf die Konstruktion von Mittelspannungsumrichtern mit SiC-Transistoren

Kennziffer: ISE-2016-382
Ihre Voraussetzungen:
  • Studium der Elektrotechnik, elektr. Energietechnik oder vergleichbares
  • Kenntnisse im Bereich der Leistungselektronik und Hochspannungstechnik
  • Teamfähigkeit, engagierte und eigenverantwortliche Arbeitsweise
  • gute MS-Office-Kenntnisse
  • gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift
  • Freude an der experimentellen Anwendung neuer Technologien


Kontakt:
Bitte richten Sie Ihre Bewerbung mit allen wichtigen Unterlagen unter Angabe der Kennziffer an:
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dirk.kranzer@ise.fraunhofer.de
(Anschreiben, CV und Zeugnisse in einem pdf-Dokument mit max. 10 MB)

Fragen zu dieser Position beantwortet gerne:
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Dirk Kranzer, Tel.: +49(0)761 4588-5546
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme
Freiburg

http://www.ise.fraunhofer.de


Erschienen auf academics.de am 18.11.2016
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