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Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Forschung

EcoBYGaN

EcoBYGaN

Gatetreiber mit adaptiver Totzeiten-Regelung für den Einsatz in hocheffizienten DC-DC Anwendungen

Durch den steigenden Energiebedarf durch Rechenzentren, insbesondere aufgrund von K.I.-Anwendungen, wird die Notwendigkeit zur Leistungseffizienz höher. Der Lehrstuhl für Energiewandlung arbeitet dafür mit neuartigen GaN-HEMT Transistoren. Dabei ermöglicht das Verwenden von GaN-HEMTs aufgrund besserer Elektronenmobilität und niedrigerer parasitärer Kapazitäten kürzere Schaltvorgänge und damit eine Steigerung der Effizienz.

 

Durch die Verwendung von GaN-HEMTs steigt der Einfluss des Schaltverhaltens auf die gesamte Effizienz des Systems. Um sogenanntes weiches Schalten zu erreichen,  ist ein Betrieb bei optimalen Schalt-Totzeiten unabdingbar. 

Daher wird an der TU Dortmund an einem Gatetreiber mit adaptiver Totzeitenregulierung geforscht, sodass keine aufwendigen Modell- und Kennfeldbasierten Steuerungen notwendig sind.  Dabei liegt der Forschungsschwerpunkt bei der Verwendung einer hochempfindlichen und -frequenten Messtechnik. Zur entsprechenden Interpretation der Daten sollen verschiedene Ansätze erforscht werden, wie zum Beispiel neuronale Netze oder auch Frequenzanalysen.

  • Aufnahmen von Messdaten durch hochfrequente Messtechnik.
  • Interpretation der Messdaten zu folgenden Zwecken:
    • Interpretation des Arbeitspunktes
    • Entsprechende Regelung der Totzeit
    • Folgliche Effizienzsteigerung
  • Einsatz von GaN-HEMTs in schnellschaltenden Leistungswandlern

Dieses Projekt wird durch das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) unter der Förderkennung KK5145905LT4 ge­för­dert.

Am Lehrstuhl für Energiewandlung eingesetzte Tiefsetzsteller als einfaches Anwendungsbeispiel einer Halbbrücke. Der entwickelte Totzeit-Regelungsalgorithmus kann hiermit entwickelt und erweitert werden.
Nähere Betrachtung der Halbbrücke, mit vorgesehener Messtechnik für den Totzeit-Regelungsalgorithmus.
Temperaturverhalten mit (violett) und ohne Totzeitalgorithmus (3x blau), hohe Temperatur korreliert mit hohen Schaltverlusten. Mit Algorithmus bleiben die Schaltverluste selbst bei Variation der Ausgangsleistung/Arbeitspunkte niedrig.

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