Simulationsgestützte Untersuchung verschiedener Umrichtertopologien im mechatronischen Verbund hybridelektrischer Straßenfahrzeugantriebe

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Im Rahmen der vergleichenden Untersuchung von Umrichtertopologien im mechatronischen Verband des Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeuges entstanden parametrisierbare Modelle der Umrichter, seiner Komponenten und der elektrischen Maschine. In der vorgestellten Untersuchungsmethode werden diese in eine Fahrzyklussimulation eingebettet, um Aussagen des analytischen Variantenvergleichs ohne Betriebpunktvorgabe am durch die Fahrt entstehenden Lastprofil zu prüfen. H-Zellen-Multilevel-Umrichter auf MOSFET-Basis haben sich als verlustärmste Topologie herausgestellt. Bei doppelseitiger Chipkühlung können so große Stromdichten im Chip zugelassen werden, dass in einem Batteriespannungsbereich über 200V der klassische Zwei-Level-Umrichter auf IGBT-Basis im Fahrzyklus mit der geringsten Chipfläche auskommt.