Power of Electronics 2024 Thermomanagement für Hochleistungselektronik

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In seinem Vortrag „Thermomanagement für Hochleistungselektronik“ geht Benjamin Leblanc bei Power of Electronics 2024 auf die Bedeutung einer präzisen und integrierten Simulation zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Hochleistungselektronik ein. Vorab erzählt er uns mehr darüber im Interview.

„Thermomanagement ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Hochleistungselektronik. Eine unzureichende Kühlung kann zu Überhitzung, Schäden und schließlich zum Systemausfall führen. Im hektischen Entwicklungsalltag werden oft Kompromisse bei der Modellierung eingegangen, was die Genauigkeit und Akzeptanz von Simulationsergebnissen beeinträchtigt.

Deshalb setze ich auf die Integration verschiedener Simulationsmethoden, um physikalische Phänomene präzise auf unterschiedlichen Größen- und Zeitskalen abzubilden. Anhand eines Hochleistungswechselrichters demonstriere ich, wie wir Verlustberechnungen mit thermischen und mechanischen Analysen verknüpfen. So können wir realitätsnahe Szenarien effizient simulieren und die Machbarkeit eines Designs schnell und zuverlässig bewerten.

Ganz nach dem Motto: Raus aus dem Silo!

Wir bringen Finite-Volumen-, Finite-Elemente- und Systemsimulation in Einklang, damit Simulationsergebnisse die notwendige Akzeptanz im hektischen Entwicklungsalltag finden!“ Benjamin Leblanc.

Simulationstools erforderten bisher immer Expertenwissen, wie können auch kleinere Firmen absichern, dass die Validität der Simulationen trotzdem gewährleistet wird?

Zum einen mit dem richtigen Technologie- und Sparringspartner, um Anfangsfehler auszuschließen und eine steile Lernkurve zu ermöglichen.

Zweitens benötigt man eine geeignete Simulationsumgebung, die alle erforderlichen Phänomene abdeckt, standardisierte Automatisierung bietet, Fehler vermeidet und innerhalb der verfügbaren Zeit die notwendigen Ergebnisse liefert.

In Summe sind es vier Bausteine für effiziente Elektronikentwicklung, die wir seitens Altair bereitstellen: Simulation-Driven Design und Optimierung, eine offene Software-Infrastruktur für den Entwicklungsprozess, einfacher Technologiezugang und die Verbesserung existierender Prozesse mit revolutionärer Technologie.

Wo stecken aktuell die Grenzen solcher Tools in Bezug auf Ergebnisgenauigkeit und Reproduzierbarkeit?

Wenn es etwas gibt, das leicht zu reproduzieren ist, dann ist es die numerische Simulation, da es sich hierbei um die Lösung von Gleichungen handelt. Da alles virtuell ist, ist es möglich, ein Konzept zu testen, bevor es in die Realität umgesetzt wird. Die Grenzen liegen in den Annahmen der Berechnungen und der Berechnungszeit, z. B. beschränkt man sich manchmal auf stationäre Effekte, um die Berechnungszeiten im Rahmen zu halten. Oder man verwendet Homogenisierungen bei dem Diskretisieren der Modelle. Auch die Berechnungsmethoden werden laufend verbessert. Oft werden Messungen und Simulationen gegeneinander ausgespielt, dabei ist es gerade die Synergie zwischen den beiden, die den größten Nutzen bringt.

Warum ist das Thema Ihres Vortrags besonders relevant für unsere Teilnehmer?

Jeder Teilnehmer, für den die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer eines elektronischen Produkts wichtig ist, sollte sich für die Vorteile der numerischen Simulation interessieren, die auf angemessene Weise für das untersuchte Problem implementiert wird.

Was sind die drei wichtigsten Aspekte Ihres Vortrags?

Simulationsmodelle müssen verschiedene Aspekte und physikalische Phänomene berücksichtigen, die auf unterschiedlichen Größen- und Zeitskalen erfasst werden müssen. Dies lässt sich nur durch die Verwendung verschiedener Berechnungsmethoden erreichen, die jeweils auf unterschiedlichen Modellierungsansätzen basieren.

Ich stelle dar, wie Strömungs-, Struktur- und Systemsimulation in Einklang gebracht werden, damit Simulationsergebnisse die notwendige Akzeptanz im hektischen Entwicklungsalltag finden.

Sie sind an Antriebstechnik, Stromversorgungen und Leistungselektronik interessiert?

Power of Electronics am 11. und 12. September 2024 in Würzburg

Das Elektronikevent für Entwickler und Ingenieure bündelt sechs Spezialkonferenzen, die sich angefangen von der effizienten Stromversorgung über die intelligente Nutzung von elektrischer Leistung, effektiver Elektronikkühlung, neuester Relaistechnik, bis hin zur geordneten Abführung der überschüssigen Energie erstrecken.
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Was lernen unsere Teilnehmer aus Ihrem Vortrag?

Ich stelle eine Methodik vor, um eine robuste und effiziente Übertragung verschiedener physikalischer Größen von einem Modell auf das andere zu realisieren um einen realitätsnahen Einblick zu ermöglichen. Dieser erlaubt es, die Machbarkeit eines Entwurfs schnell zu bewerten und ein Design effizient virtuell abzusichern.

Wir freuen uns bereits auf den Vortrag von Benjamin Leblanc bei Power of Electronics.  (mr)

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