Makromodellierung leistungselektronischer Bauelemente für die effiziente EMV-Simulation komplexer Systeme

Abstract:
Moderne leistungselektronische Geräte bzw. Systeme sind heutzutage von hoher Komplexität gekennzeichnet. Der Einsatz von Computersimulationen gewinnt bei der Entwicklung solcher Systeme zunehmend an Bedeutung. Dabei erfordert die funktionale wie auch die EMV-Analyse zunehmend genauere und breitbandigere Simulationsmodelle sowohl für die passiven Leitungsverbindungen als auch für die nichtlinearen Bauelemente. Der dafür notwendige Simulationsaufwand nimmt dabei immer größere Ausmaße an. Das Konzept der Makromodellierung von Teilbereichen eines komplexen elektronischen Systems hat das Ziel, die Komplexität der Simulationsmodelle zu reduzieren. Eine physikalisch exakte Beschreibung elektrischer Größen wird durch die Modellierung des Klemmenverhaltens ersetzt (Verhaltensmodell). Diese so genannten Blackbox-Simulationsmodelle sind u.a. gekennzeichnet durch Schnelligkeit bei adäquater Genauigkeit sowie geringerer Komplexität und Robustheit. Weiterhin sind bei der Modellierung von Bauelementen keine herstellerspezifischen Daten notwendig, wie dies z.B. bei SPICE-Modellen der Fall ist. Von den Makromodellen lassen sich Netzlisten im SPICE-Format erzeugen, somit sind sie universell einsetzbar. Der vorgestellte Modellierungsansatz für nichtlineare Bauelemente ist ein Beitrag für die effiziente EMV-Simulation komplexer leistungselektronischer Systeme hinsichtlich der Einhaltung von EMV-Standards. In der vorliegenden Arbeit ist die Makromodellierung anhand des funktionalen Verhaltens einer Diode im Einzelnen beschrieben. An zwei typischen leistungselektronischen Schaltungen wird die Leistungsfähigkeit des Makromodells demonstriert.