Antriebsprojektierung und Antriebssimulation in der Traktion. Der Schlüssel zum Nachweis der Einsetzbarkeit von IGBT-Technik

You are here: Homepage > Search

Antriebsprojektierung und Antriebssimulation in der Traktion. Der Schlüssel zum Nachweis der Einsetzbarkeit von IGBT-Technik

Laska, B. / Vogel, J.

Der Einsatz von IGBT-Umrichtern in der elektrischen Traktion von Schienenfahrzeugen erfordert einen Zuverlässigkeitsnachweis und Prognosen der Baugruppen-Lebensdauer. Aufgrund der Betriebsbelastung dieser Umrichter sind sie erheblichen elektrischen Wechsellastsituationen ausgesetzt. Diese führen in den Halbleiterbauteilen zu einer unterschiedlichen Erwärmung der Bauteilbereiche, der inneren Anschlußkontakte oder Lötstellen und damit zu thermisch bedingten mechanischen Wechsellasten. Diese mechanische Wechselbeanspruchung kann zu Materialermüdung und damit zum Ausfall der Baugruppe führen. Vorgestellt wird ein Simulationsprogramm zur Ermittlung der thermischen und elektrischen Beanspruchung von IGBT-Halbleiter-Bauelementen. Die Wärmevorgänge im elektronischen Bauteil werden durch ein thermisches Ersatzschaltbild modelliert, das die Wechsellasten der Lötstellen sowie die Chiptemperatur und die Temperatur der IGBT-Bodenplatte nachbildet. Da die Lebensdauerabschätzung von einer geplanten Haltbarkeit von 30 Jahren ausgeht, wird die Simulation im Zeitrafferverfahren durchgeführt. Die Simulationsergebnisse lassen den Einsatz druckkontaktierter IGBT für die elektrische Antriebsprojektierung für elektrische Lokomotiven der Baureihe BR 152 zu (Vortrag Rad/Schiene-Tagung, Dresden 1999).