Projektlaufzeit: 02/2022 – 12/2022

Im Projekt „SMITH“ soll ein neues Messsystem für die strombasierte Verlustleistungsmessung in leistungselektronischen Schaltungen und Bauelementen entwickelt werden. Denn steigende Anforderungen an bspw. Energie- und Ressourceneffizienz sowie Kompaktheit von Leistungselektronik erfordern eine immer genauere Kenntnis über elektrische und thermische Vorgänge innerhalb komplexer Schaltungen bzw. Baugruppen. Gerade bei höchsten Schaltfrequenzen stoßen klassische Messmethoden aber zunehmend an ihre Grenzen. Deshalb sollen im Projekt SMITH bestehende Lösungen miteinander verglichen und neue entwickelt werden. Die Ergebnisse liefern einen Beitrag, um zukünftige Leistungselektronik sicher und effizient zu betreiben.

Die hochdynamische Strommessung ist nicht trivial: Einerseits verzögern parasitäre Effekte in Strom- und Spannungswandlern die Messwertaufnahme. Andererseits verursachen schnell geschaltete Spannungsniveaus mit SiC- oder GaN-Halbleitern erhebliche elektromagnetische Störsignale, welche herkömmliche Messergebnisse unbrauchbar machen. Die hohen Schaltgeschwindigkeiten erfordern daher sowohl eine hohe du/dt-Festigkeit als auch eine hohe Bandbreite der Sensoren. Konkret werden im Projekt verschiedene Messverfahren wie unter anderem Pearson-Sonden, niederinduktive Koaxial-Messwiderstände, TMR-Stromsensoren und Rogowskispulen miteinander verglichen. Aus den Ergebnissen sollen neue Erkenntnisse für den Einsatz verschiedener Messverfahren abgeleitet werden.

SMITH leistet damit einen Beitrag, um ein besseres Verständnis für elektrische Vorgänge in komplexen Schaltungen zu erlangen. Gleichzeitig soll zukünftig der sichere Betrieb mit hohen Schaltfrequenzen ermöglicht werden. Dadurch ermöglicht SMITH perspektivisch die kompaktere und ressourcenschonendere Auslegung leistungselektronischer Wandler.

Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK)