Mit Siliziumcarbid (SiC), einem Werkstoff der sogenannten Technischen Keramik, prominent als Hitzeschild des ISS Spaceshuttle, geht dieses reich bebilderte Buch auf eine Reise vom glitzernden Fingerring und hitzebeständigen Auflaufgeschirr bis zum 3D-gedruckten Kunstobjekt. In einer zwei Jahrzehnte währenden Forschungsarbeit initiiert der Künstler, Ingenieur und Hochschullehrer Gerhard Hahn hierzu eine Reihe von Crossover-Kooperationen mit Industrieunternehmen und Hochschulen zur Entwicklung von Kunstwerken und Designprodukten. Die in dieser Form erstmalige Nutzung des kristallinen, diamantharten, elektrisch leitfähigen und hochfeuerfesten Werkstoffs bedeutet ein Abenteuer auf künstlerischer, technischer und kommunikativer Ebene.
Aktualisiert: 2023-04-16
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Bedingt durch die deutliche Steigerung der Schaltgeschwindigkeit von Siliziumcarbid-Leistungshalbleitern ergibt sich ein höheres Potenzial von leitungsgebundenen Störaussendungen, die mit weiteren Komponenten im Antriebsstrang wechselwirken. Die vorliegende Dissertation untersucht daher zwei verschiedene Ausgangsfilter als Entstörmaßnahme, deren Dimensionierung und Charakterisierung beschrieben wird. Beide Filter werden in einem Antriebssystem zum Beispiel hinsichtlich der Einfügungsdämpfung, der erreichbaren Wirkungsgrade sowie des Bauraumes verglichen. Auch erfolgt eine Modellierung der Wechselwirkungen mit der angeschlossenen Last, die mit dem Sinusfilter signifikant reduziert werden können. Darüber hinaus umfasst die Arbeit eine detaillierte Betrachtung der Rückwirkung des Sinusfilters auf die Schaltverlustenergien in den Leistungshalbleitern, welche unter anderem mit verlustarmen weichen Schaltvorgängen herausgearbeitet werden.
Aktualisiert: 2021-02-03
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Bedingt durch die deutliche Steigerung der Schaltgeschwindigkeit von Siliziumcarbid-Leistungshalbleitern ergibt sich ein höheres Potenzial von leitungsgebundenen Störaussendungen, die mit weiteren Komponenten im Antriebsstrang wechselwirken. Die vorliegende Dissertation untersucht daher zwei verschiedene Ausgangsfilter als Entstörmaßnahme, deren Dimensionierung und Charakterisierung beschrieben wird. Beide Filter werden in einem Antriebssystem zum Beispiel hinsichtlich der Einfügungsdämpfung, der erreichbaren Wirkungsgrade sowie des Bauraumes verglichen. Auch erfolgt eine Modellierung der Wechselwirkungen mit der angeschlossenen Last, die mit dem Sinusfilter signifikant reduziert werden können. Darüber hinaus umfasst die Arbeit eine detaillierte Betrachtung der Rückwirkung des Sinusfilters auf die Schaltverlustenergien in den Leistungshalbleitern, welche unter anderem mit verlustarmen weichen Schaltvorgängen herausgearbeitet werden.
Aktualisiert: 2021-02-04
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Um Kosten zu reduzieren und marktfähig bleiben zu können, geht auch in der Anwendung von selbstgeführten Energiewandlern der Trend hin zur Miniaturisierung. Vor allem kleinere Gehäuse und Kühlkörper sowie kleinere Drosseln und Filterelemente können den Materialeinsatz erheblich reduzieren und die Kosten senken. Dies führt dazu, dass bei gleichbleibender Performance die Leistungsdichte des gesamten Produktes maximiert werden muss. Durch den Einsatz von effektiveren Bauelementen kann dies erreicht werden. Zudem können beispielsweise durch höherer Taktfrequenzen Drosseln und Filterelemente kleiner dimensioniert werden.
Die aktuelle Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) stößt bei der Lösung dieser Herausforderungen jedoch an ihre Grenzen, weswegen neue Ansätze erforderlich sind. Ein neuer Ansatz in der Leistungselektronik ist die Einbettung von Bauelementen in die Leiterplatte. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese Technologie mit neuen Siliziumcarbid Leistungshalbleiterschaltern untersucht und mit der konventionellen diskreten AVT verglichen. Zudem wurden die Einflüsse ultraschneller Schaltvorgänge sowie von parasitären Elementen auf die Peripherie untersucht.
Aktualisiert: 2021-10-19
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Um Kosten zu reduzieren und marktfähig bleiben zu können, geht auch in der Anwendung von selbstgeführten Energiewandlern der Trend hin zur Miniaturisierung. Vor allem kleinere Gehäuse und Kühlkörper sowie kleinere Drosseln und Filterelemente können den Materialeinsatz erheblich reduzieren und die Kosten senken. Dies führt dazu, dass bei gleichbleibender Performance die Leistungsdichte des gesamten Produktes maximiert werden muss. Durch den Einsatz von effektiveren Bauelementen kann dies erreicht werden. Zudem können beispielsweise durch höherer Taktfrequenzen Drosseln und Filterelemente kleiner dimensioniert werden.
Die aktuelle Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) stößt bei der Lösung dieser Herausforderungen jedoch an ihre Grenzen, weswegen neue Ansätze erforderlich sind. Ein neuer Ansatz in der Leistungselektronik ist die Einbettung von Bauelementen in die Leiterplatte. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese Technologie mit neuen Siliziumcarbid Leistungshalbleiterschaltern untersucht und mit der konventionellen diskreten AVT verglichen. Zudem wurden die Einflüsse ultraschneller Schaltvorgänge sowie von parasitären Elementen auf die Peripherie untersucht.
Aktualisiert: 2020-06-05
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Im industriellen Bereich entfallen ca. 70% der umgesetzten elektrischen Energie auf Antriebssysteme. Daher ist deren Wirkungsgradsteigerung eine der Hauptaufgaben bei der Entwicklung neuer Antriebskomponenten. Ein bisher wenig beachtetes Potenzial steckt in der Nutzung von generatorischer Energie, die beispielsweise beim Abbremsen von Hubantrieben freigesetzt wird. Diese Bremsenergie wird meistens in Bremswiderständen verheizt und ist damit nicht mehr nutzbar. Diese Arbeit beschreibt eine neuartige Rückspeiseschaltung, die an Stelle des Bremswiderstands eingesetzt werden kann und die Bremsenergie wieder in das Stromnetz einspeist. Da sich die Schaltung an den Eingangsklemmen ähnlich wie ein Bremswiderstand verhält, können problemlos auch bestehende Antriebssysteme damit nachgerüstet werden.
Aktualisiert: 2021-12-20
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