DE102021127644A1

DE102021127644A1 - Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Stromrichtereinrichtung und Stromrichteranordnung

Info

Publication number: DE102021127644A1
Application number: DE102021127644.6A
Authority: DE
Inventors: Roland Bittner; Johannes Klier
Original assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2023-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromrichteranordnung und ein Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Stromrichtereinrichtung mit Leistungshalbleiterbauelementen, mit einem Kondensator und einem elektrischen Widerstand, mit einer ersten Temperaturmesseinrichtung, die zur Messung der Temperatur des Widerstands ausgebildet ist, mit einem Substrat und mit einem von einer Flüssigkeit durchströmten Flüssigkeitskühlkörper auf dem das Substrat angeordnet ist, mit folgenden Verfahrensschritten:a) Messen eines ersten Temperaturwerts des elektrischen Widerstands,b) Anlegen einer Zwischenkreiskreisspannung zwischen die erste und zweite Zwischenkreisleitung,c) Messen eines zweiten Temperaturwerts des elektrischen Widerstands nach Ablauf einer Zeitdauer nach Durchführung des Verfahrensschritts b),d) Ermittlung des thermischen Widerstands des elektrischen Widerstands anhand der Differenz des ersten und zweiten Temperaturwerts voneinander und anhand der infolge der am elektrischen Widerstand auftretenden elektrischen Verlustleistung und Ermittlung des Flüssigkeitsmengenstroms der Flüssigkeit anhand des thermischen Widerstands des elektrischen Widerstands,oderErmittlung des Flüssigkeitsmengenstroms der Flüssigkeit anhand der Differenz des ersten und zweiten Temperaturwerts voneinander und anhand der am elektrischen Widerstand auftretenden elektrischen Verlustleistung und anhand der Dichte und der spezifischen Wärmekapazität der Flüssigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Stromrichtereinrichtung und eine Stromrichteranordnung.
Beim Betrieb einer Stromrichtereinrichtung, die Leistungshalbleiterbauelemente aufweist, fällt beim Betrieb des jeweiligen Leistungshalbleiterbauelements Verlustenergie in Form von Wärme an, die zu einer Erwärmung des Leistungshalbleiterbauelements führt. Überschreitet im Betrieb des Leistungshalbleiterbauelements die Temperatur des Leistungshalbleiterbauelements einen zulässigen Grenzwert kann dies zu Fehlfunktionen und im Extremfall zur Zerstörung des Leistungshalbleiterbauelements führen.
Um Fehlfunktionen und gegebenenfalls eine Zerstörung der Leistungshalbleiterbauelemente einer Stromrichtereinrichtung aufgrund einer zu hohen Temperatur der Leistungshalbleiterbauelemente, z.B. infolge einer unzureichenden Kühlung der Leistungshalbleiterbauelemente zu vermeiden, ist eine effiziente Überwachung des Betriebs einer Stromrichtereinrichtung technisch wünschenswert.
Aus der DE 10 2012 205 209 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung des Temperaturverlaufs eines auf einem Substrat einer Stromrichtereinrichtung angeordneten Leistungshalbleiterbauelements der Stromrichtereinrichtung bekannt.
Bei dem Verfahren wird anhand eines auf dem Substrat angeordneten Temperatursensors die Temperatur des Leistungshalbleiterbauelements ermittelt.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein zuverlässiges Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Stromrichtereinrichtung und eine Stromrichteranordnung mit einer Stromrichtereinrichtung, bei der der Betrieb der Stromrichtereinrichtung zuverlässig überwacht werden kann, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Stromrichtereinrichtung mit Leistungshalbleiterbauelementen, die zwischen eine erste Zwischenkreisleitung zur Führung eines ersten Gleichspannungspotentials und eine zweite Zwischenkreisleitung zur Führung eines zweiten Gleichspannungspotentials elektrisch geschaltet sind, mit einem Kondensator und einem elektrischen Widerstand, deren jeweiliger erster elektrischer Anschluss mit der ersten Zwischenkreisleitung und deren jeweiliger zweiter elektrischer Anschluss mit der zweiten Zwischenkreisleitung elektrisch leitend verbunden ist, mit einer ersten Temperaturmesseinrichtung, die zur Messung der Temperatur des Widerstands ausgebildet ist, mit einem Substrat auf dem die Leistungshalbleiterbauelemente und der elektrische Widerstand angeordnet sind und mit einem von einer Flüssigkeit durchströmten Flüssigkeitskühlkörper auf dem das Substrat angeordnet ist, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Messen eines ersten Temperaturwerts des elektrischen Widerstands mittels der ersten Temperaturmesseinrichtung,
b) Anlegen einer Zwischenkreiskreisspannung zwischen die erste und zweite Zwischenkreisleitung,
c) Messen eines zweiten Temperaturwerts des elektrischen Widerstands mittels der ersten Temperaturmesseinrichtung nach Ablauf einer Zeitdauer nach Durchführung des Verfahrensschritts b),
d) Ermittlung des thermischen Widerstands des elektrischen Widerstands anhand der Differenz des ersten und zweiten Temperaturwerts voneinander und anhand der infolge der am elektrischen Widerstand anliegenden Zwischenkreisspannung am elektrischen Widerstand auftretenden elektrischen Verlustleistung und Ermittlung des Flüssigkeitsmengenstroms der den Flüssigkeitskühlkörper durchströmenden Flüssigkeit anhand des thermischen Widerstands des elektrischen Widerstands, oder Ermittlung des Flüssigkeitsmengenstroms der den Flüssigkeitskühlkörper durchströmenden Flüssigkeit anhand der Differenz des ersten und zweiten Temperaturwerts voneinander und anhand der infolge der am elektrischen Widerstand anliegenden Zwischenkreisspannung am elektrischen Widerstand auftretenden elektrischen Verlustleistung und anhand der Dichte der Flüssigkeit und anhand der spezifischen Wärmekapazität der Flüssigkeit.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Verfahren folgenden weiteren Verfahrensschritt aufweist:

e) Erzeugen eines Flüssigkeitsmengenstromfehlersignals, wenn der Flüssigkeitsmengenstrom einen ersten Grenzwert unterschreitet.

Hierdurch wird ein zu geringer Flüssigkeitsmengenstrom der den Flüssigkeitskühlkörper durchströmenden Flüssigkeit zuverlässig erkannt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn beim Verfahrensschritt d) die Ermittlung des Flüssigkeitsmengenstroms der den Flüssigkeitskühlkörper durchströmenden Flüssigkeit anhand des thermischen Widerstands des elektrischen Widerstands, mittels einer hinterlegten ersten Beziehung erfolgt, mittels der zu thermischen Widerstandswerten des thermischen Widerstands des elektrischen Widerstands zugehörige Flüssigkeitsmengenstromwerte des Flüssigkeitsmengenstroms der den Flüssigkeitskühlkörper durchströmenden Flüssigkeit zugeordnet sind. Hierdurch kann der Flüssigkeitsmengenstrom zuverlässig ermittelt werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn beim Verfahrensschritt d) die Dichte und die spezifische Wärmekapazität der Flüssigkeit als feste Werte hinterlegt sind, oder wenn die Dichte und die spezifische Wärmekapazität der Flüssigkeit in Abhängigkeit der Temperatur der Flüssigkeit ermittelt wird, welche von einer zweiten Temperaturmesseinrichtung der Stromrichtereinrichtung, die zur Messung der Temperatur der den Flüssigkeitskühlkörper durchströmenden Flüssigkeit ausgebildet ist, gemessen wird. Hierdurch kann der Flüssigkeitsmengenstrom zuverlässig ermittelt werden.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Ermittlung der Dichte der Flüssigkeit in Abhängigkeit der Temperatur der Flüssigkeit mittels einer hinterlegten zweiten Beziehung erfolgt, mittels der zu Temperaturwerten der Temperatur der Flüssigkeit zugehörige Dichtewerte der Dichte der Flüssigkeit zugeordnet sind, und/oder wenn die Ermittlung der spezifischen Wärmekapazität der Flüssigkeit in Abhängigkeit der Temperatur der Flüssigkeit mittels einer hinterlegten dritten Beziehung erfolgt, mittels der zu Temperaturwerten der Temperatur der Flüssigkeit zugehörige spezifische Wärmekapazitätswerte der spezifischen Wärmekapazität der Flüssigkeit zugeordnet sind. Hierdurch kann der Flüssigkeitsmengenstrom mit besonders hoher Genauigkeit ermittelt werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der elektrische Widerstand und die erste Temperaturmesseinrichtung Bestandteile eines gemeinsamen Halbleiterbauelements sind. Hierdurch kann der erste und zweite Temperaturwert des elektrischen Widerstands mit besonders hoher Genauigkeit zuverlässig ermittelt werden. Weiterhin ist die Stromrichtereinrichtung hierdurch besonders rationell herstellbar.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper aufweist, wobei der elektrische Widerstand und die erste Temperaturmesseinrichtung direkt oder indirekt auf dem Halbleiterkörper angeordnet sind. Hierdurch ist das Halbleiterbauelement besonders zuverlässig ausgebildet.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Stromrichtereinrichtung eine zweite Temperaturmesseinrichtung, die zur Messung der Temperatur der den Flüssigkeitskühlkörper durchströmenden Flüssigkeit ausgebildet ist, aufweist, wobei in einem dem Verfahrensschritt d) mittelbar und unmittelbar nachfolgenden weiteren Verfahrensschritt f) eine erste Temperatur von mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement, mittels eines thermischen ersten Models, anhand des Flüssigkeitsmengenstroms der den Flüssigkeitskühlkörper durchströmenden Flüssigkeit, anhand der Verlustleistung des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements und anhand der Temperatur der Flüssigkeit ermittelt wird. Hierdurch kann die Temperatur von mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement zuverlässig ermittelt werden.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn beim Verfahrensschritt f) ein Erzeugen eines Übertemperatursignals erfolgt, wenn die erste Temperatur des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements einen zweiten Grenzwert überschreitet. Hierdurch kann eine Übertemperatur von mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement zuverlässig erkannt werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Verfahren folgende weitere Verfahrensschritte aufweist:

g) Ermitteln einer zweiten Temperatur von mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement mittels eines thermischen zweiten Models mittels mindestens einer dritten Temperaturmesseinrichtung der Stromrichtereinrichtung, die jeweilig zur Messung der Temperatur eines jeweiligen Bereichs des Substrats oder des Flüssigkeitskühlkörpers ausgebildet ist, wobei es sich bei dem mindestens einen Leistungshalbleiterbauelement, dessen zweite Temperatur mittels des zweiten Models ermittelt wird um das selbe mindestens eine Leistungshalbleiterbauelement handelt, dessen erste Temperatur mittels des ersten Models ermittelt wird,
h) Ermitteln der Differenz der mittels des ersten Models ermittelten ersten Temperatur und der mittels des zweiten Models ermittelten zweiten Temperatur des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements und Erzeugen eines Temperaturermittlungsfehlersignals, wenn der Betrag der Differenz einen dritten Grenzwert überschreitet.

Hierdurch kann die ordnungsgemäße Temperaturermittlung der Temperatur von mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement zuverlässig überwacht werden.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Stromrichteranordnung mit einer Stromrichtereinrichtung aufweisend, Leistungshalbleiterbauelemente, die zwischen eine erste Zwischenkreisleitung zur Führung eines ersten Gleichspannungspotentials und eine zweite Zwischenkreisleitung zur Führung eines zweiten Gleichspannungspotentials elektrisch geschaltet sind,
einen Kondensator und einen elektrischen Widerstand, deren jeweiliger erster elektrischer Anschluss mit der ersten Zwischenkreisleitung und deren jeweiliger zweiter elektrischer Anschluss mit der zweiten Zwischenkreisleitung elektrisch leitend verbunden ist,
eine erste Temperaturmesseinrichtung, die zur Messung der Temperatur (Tr) des Widerstands ausgebildet ist,
ein Substrat auf dem die Leistungshalbleiterbauelemente und der elektrische Widerstand angeordnet sind,
ein von einer Flüssigkeit durchströmbarer Flüssigkeitskühlkörper auf dem das Substrat angeordnet ist, und
eine Betriebsüberwachungseinrichtung, die zur Durchführung der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
Es sei angemerkt, dass im Sinne der Erfindung unter einer Temperatur eines Leistungshalbleiterbauelements vorzugsweise die Sperrschichttemperatur des Leistungshalbleiterbauelements zu verstehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:

1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Stromrichteranordnung mit einer Stromrichtereinrichtung und mit einer Betriebsüberwachungseinrichtung,
2 eine Schnittansicht einer Stromrichtereinrichtung,
3 eine erste Beziehung in Form einer ersten Kurve, mittels der zu thermischen Widerstandswerten des thermischen Widerstands eines elektrischen Widerstands einer Stromrichtereinrichtung zugehörige Flüssigkeitsmengenstromwerte des Flüssigkeitsmengenstroms einer einen Flüssigkeitskühlkörper einer Stromrichtereinrichtung durchströmenden Flüssigkeit zugeordnet sind,
4 eine zweite Beziehung in Form einer zweiten Kurve, mittels der zu Temperaturwerten der Temperatur einer einen Flüssigkeitskühlkörper einer Stromrichtereinrichtung durchströmenden Flüssigkeit zugehörige Dichtewerte der Dichte der Flüssigkeit zugeordnet sind und
5 eine dritte Beziehung in Form einer dritten Kurve, mittels der zu Temperaturwerten der Temperatur einer einen Flüssigkeitskühlkörper einer Stromrichtereinrichtung durchströmenden Flüssigkeit zugehörige spezifische Wärmekapazitätswerte der spezifischen Wärmekapazität der Flüssigkeit zugeordnet sind.

In 1 ist ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Stromrichteranordnung 1 mit einer Stromrichtereinrichtung 2 und mit einer Betriebsüberwachungseinrichtung 22 dargestellt. In 2 ist eine Schnittansicht der Stromrichtereinrichtung 2 dargestellt.
Die Stromrichtereinrichtung 2 weist Leistungshalbleiterbauelemente T1 und D1 auf, die zwischen eine erste Zwischenkreisleitung 3 zur Führung eines ersten Gleichspannungspotentials und eine zweite Zwischenkreisleitung 4 zur Führung eines zweiten Gleichspannungspotentials elektrisch geschaltet sind. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement T1 bzw. D1 liegt im Allgemeinen in Form eines Leistungshalbleiterschalters T1 oder einer Diode D1 vor. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei im Allgemeinen in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder in Form von Thyristoren vor. Das erste Gleichspannungspotential kann ein elektrisches negatives und das zweite Gleichspannungspotential ein elektrisch positives Potential oder umgekehrt aufweisen. Zwischen der ersten und zweiten Zwischenkreisleitung 3 und 4 liegt im Betrieb der Stromrichtereinrichtung 2 eine Zwischenkreisgleichspannung U an.
Die Stromrichtereinrichtung 2 weist weiterhin ein Substrat 6 auf, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 6a und eine auf der Isolationsschicht 6a angeordnete zu Leiterbahnen 6b' strukturierte Metallschicht 6b aufweist. Vorzugsweise weist das Substrat 6 eine elektrisch leitende, vorzugsweise unstrukturierte weitere Metallschicht 6c auf, wobei die Isolationsschicht 6a zwischen der Metallschicht 6b und der weiteren Metallschicht 6c angeordnet ist. Die Isolationsschicht 6a kann z.B. als Keramikplatte ausgebildet sein. Das Substrat 6 kann z.B. als Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat), als Active Metal Brazing Substrat (AMB-Substrat) oder als Insulated Metal Substrat (IMS) ausgebildet sein.
Die Leistungshalbleiterbauelemente T1 und D1 sind auf dem Substrat 6, genauer ausgedrückt auf der strukturierten Metallschicht 6b, angeordnet. Die Leistungshalbleiterbauelemente T1 und D1 sind dabei vorzugsweise mittels einer zwischen der strukturierten Metallschicht 6b und den Leistungshalbleiterbauelementen T1 und D1 angeordneten Löt- oder Sintersinterschicht 23 mit der Metallschicht 6b elektrisch leitend kontaktiert.
Der Stromrichter 2 weist weiterhin vorzugsweise einen mit der ersten Zwischenkreisleitung 3 elektrisch leitenden verbundenen ersten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC-, und einen mit der zweiten Zwischenkreisleitung 3 elektrisch leitenden verbundenen zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC+ auf.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist die Stromrichtereinrichtung 2 einen 3-phasigen Wechselspannungsanschluss AC auf. Wenn der Stromrichter 2 im Wechselrichterbetrieb arbeitet, wird die zwischen der ersten und zweiten Zwischenkreisleitung 3 und 4 anliegende Zwischenkreisgleichspannung U von der Stromrichtereinrichtung 2 in eine 3-phasige Wechselspannung wechselgerichtet. Wenn die Stromrichtereinrichtung 2 im Gleichrichterbetrieb arbeitet, wird eine am Wechselspannungsanschluss AC anliegende 3-phasige Wechselspannung in eine zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungspotentiallastanschluss DC- und DC+ anliegende Zwischenkreisgleichspannung U gleichgerichtet. Beim Ausführungsbeispiel weist die Stromrichtereinrichtung 2 mehrere elektrisch parallel geschaltete Halbbrückenschaltungen 14 auf zu denen die Leistungshalbleiterbauelemente T1 und D1 elektrisch verschaltet sind. Es sei angemerkt, dass die jeweilige Halbbrückenschaltung auch in Form einer techniküblichen Multi-Level-Halbbrückenschaltung und insbesondere in Form einer techniküblichen 3-Level-Halbbrückenschaltung ausgebildet sein kann. Es sei angemerkt, dass die Stromrichtereinrichtung 2 selbstverständlich auch eine andere Schaltungstopologie wie in 1 dargestellt, aufweisen kann und die Leistungshalbleiterbauelemente der Stromrichtereinrichtung 2 beliebig miteinander elektrisch verschaltet sein können.
Die Stromrichtereinrichtung 2 weist weiterhin einen Kondensator C und einen elektrischen Widerstand R auf, deren jeweiliger erster elektrischer Anschluss mit der ersten Zwischenkreisleitung 3 und deren jeweiliger zweiter elektrischer Anschluss mit der zweiten Zwischenkreisleitung 4 elektrisch leitend verbunden ist.
Die Stromrichtereinrichtung 2 weist weiterhin eine erste Temperaturmesseinrichtung 5 auf, die zur Messung der Temperatur Tr des Widerstands R ausgebildet ist. Die erste Temperaturmesseinrichtung 5 kann über eine zwischen dem Widerstand R und der ersten Temperaturmesseinrichtung 5 angeordneten Klebe-, Löt- oder Sinterschicht, die in 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, mit dem Widerstand R verbunden sein. Die erste Temperaturmesseinrichtung 5 kann z.B. in Form eines temperaturabhängigen elektrischen Widerstands vorliegen. Die erste Temperaturmesseinrichtung 5 kann z.B. an dem Widerstand R, insbesondere auf dem Widerstands R, angeordnet sein.
Der elektrische Widerstand R und die erste Temperaturmesseinrichtung 5 sind vorzugsweise Bestandteile eines gemeinsamen Halbleiterbauelements 15. Das Halbleiterbauelement 15 weist vorzugsweise einen Halbleiterkörper auf, wobei der elektrische Widerstand R und die erste Temperaturmesseinrichtung 5 direkt auf dem Halbleiterkörper oder indirekt auf dem Halbleiterkörper; d.h. z.B. über eine zwischen dem Halbleiterkörper und der erste Temperaturmesseinrichtung 5 angeordneten Zwischenschicht, angeordnet sind.
Die Stromrichtereinrichtung 2 weist weiterhin einen von einer Flüssigkeit 12 durchströmten Flüssigkeitskühlkörper 7 auf, auf dem das Substrat 6 angeordnet ist. Zwischen dem Substrat 6 und dem Flüssigkeitskühlkörper 7 kann z.B. eine Wärmeleitpaste oder eine Löt- oder Sinterschicht, mittels der das Substrat 6 mit dem Flüssigkeitskühlkörper 7verbunden ist, angeordnet sein.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung des Betriebs der Stromrichtereinrichtung 2 beschrieben.
In einem ersten Verfahrensschritt a) erfolgt ein Messen eines ersten Temperaturwerts Tr1 des elektrischen Widerstands R mittels der ersten Temperaturmesseinrichtung 5. Dabei ist noch keine Zwischenkreiskreisspannung U zwischen der ersten und zweiten Zwischenkreisleitung 3 und 4 anliegend.
In einem weiteren Verfahrensschritt b) erfolgt ein Anlegen einer Zwischenkreiskreisspannung U zwischen die erste und zweite Zwischenkreisleitung 3 und 4. Durch das Anlegen der Zwischenkreiskreisspannung U fällt im Widerstand R die elektrische Verlustleistung $P v r = \frac{U^{2}}{R w}$
an, wobei Rw der ohmsche Widerstandswert des Widerstands R ist. Infolge davon erwärmt sich der Widerstand R und wird von dem Flüssigkeitskühlkörper 7 über das Substrat 2 gekühlt.
In einem weiteren Verfahrensschritt c) erfolgt ein Messen eines zweiten Temperaturwerts Tr2 des elektrischen Widerstands R mittels der ersten Temperaturmesseinrichtung 5 nach Ablauf einer, vorzugsweise voreingestellten, Zeitdauer nach Durchführung des Verfahrensschritts b). Je besser der Widerstand R von dem Flüssigkeitskühlkörper 7 gekühlt wird, umso kleiner ist die Differenz DT = Tr2 - Tr1 des ersten und zweiten Temperaturwerts Tr1 und Tr2 voneinander.
In einem weiteren Verfahrensschritt d) erfolgt eine Ermittlung des thermischen Widerstands Rthr des elektrischen Widerstands R anhand der Differenz DT des ersten und zweiten Temperaturwerts Tr1 und Tr2 voneinander und anhand der infolge der am elektrischen Widerstand R anliegenden Zwischenkreisspannung U am elektrischen Widerstand R auftretenden elektrischen Verlustleistung Pvr.
Der thermische Widerstand Rthr des elektrischen Widerstands R ergibt sich zu: $R t h r = \frac{D T}{P v r}$
Der thermische Widerstand Rthr des elektrischen Widerstands R ist ein Maß dafür wie gut der Widerstand R vom Flüssigkeitskühlkörper 7 gekühlt wird. Der Widerstand R wird umso besser vom Flüssigkeitskühlkörper 7 gekühlt je höher der Flüssigkeitsmengenstrom Q der den Flüssigkeitskühlkörper 7 durchströmenden Flüssigkeit 12 ist. Der Flüssigkeitsmengenstrom Q kann z.B. in Liter pro Minute angeben werden.
In dem weiteren Verfahrensschritt d) erfolgt weiterhin eine Ermittlung des Flüssigkeitsmengenstroms Q der den Flüssigkeitskühlkörper 7 durchströmenden Flüssigkeit 12 anhand des thermischen Widerstands Rthr des elektrischen Widerstands R. Die Ermittlung des thermischen Widerstands Rthr des elektrischen Widerstands R erfolgt vorzugsweise mittels einer, vorzugsweise empirisch ermittelten, hinterlegten ersten Beziehung 24 (siehe 3), mittels der zu thermischen Widerstandswerten des thermischen Widerstands Rthr des elektrischen Widerstands R zugehörige Flüssigkeitsmengenstromwerte des Flüssigkeitsmengenstroms Q der den Flüssigkeitskühlkörper 7 durchströmenden Flüssigkeit 12 zugeordnet sind. Die Beziehung 24 kann z.B. in Form von einer Tabelle vorliegen, bei der zu dem thermischen Widerstands Rthr des elektrischen Widerstands R zugehörige Flüssigkeitsmengenstromwerte des Flüssigkeitsmengenstroms Q zugeordnet sind oder z.B. in Form einer mathematischen Funktion, die die in 3 dargestellte Beziehung 24 bzw. Kurve 24 beschreibt.
Alternativ zu dem oben beschrieben Verfahrensschritt d) kann im Verfahrensschritt d) auch eine Ermittlung des Flüssigkeitsmengenstroms Q der den Flüssigkeitskühlkörper 7 durchströmenden Flüssigkeit 12 anhand der Differenz DT = Tr2 - Tr1 des ersten und zweiten Temperaturwerts Tr1 und Tr2 voneinander und anhand der infolge der am elektrischen Widerstand R anliegenden Zwischenkreisspannung U am elektrischen Widerstand R auftretenden elektrischen Verlustleistung Pvr und anhand der Dichte p der Flüssigkeit 12 und anhand der spezifischen Wärmekapazität c der Flüssigkeit 12 erfolgen.
Der Flüssigkeitsmengenstroms Q ergibt sich in diesem Fall zu: $Q = \frac{P v r}{D T \cdot p \cdot c}$
Beim Verfahrensschritt d) können in einfachsten Fall die Dichte p und die spezifische Wärmekapazität c der Flüssigkeit 12 als feste Werte hinterlegt sein.
Alternativ kann, falls der Flüssigkeitsmengenstroms Q mit höherer Genauigkeit ermittelt werden soll, die Dichte p der Flüssigkeit 12 und die spezifische Wärmekapazität c der Flüssigkeit 12 in Abhängigkeit der Temperatur Tf der Flüssigkeit 12 ermittelt werden, welche von einer zweiten Temperaturmesseinrichtung 13 der Stromrichtereinrichtung 2, die zur Messung der Temperatur Tf der den Flüssigkeitskühlkörper 7 durchströmenden Flüssigkeit 12 ausgebildet ist, gemessen wird. Die Ermittlung der Dichte p der Flüssigkeit 12 in Abhängigkeit der Temperatur Tf der Flüssigkeit 12 erfolgt vorzugsweise mittels einer, vorzugsweise empirisch ermittelten, hinterlegten zweiten Beziehung 25 (siehe 4), mittels der zu Temperaturwerten der Temperatur Tf der Flüssigkeit 12 zugehörige Dichtewerte der Dichte p der Flüssigkeit 12 zugeordnet sind. Die Beziehung 25 kann z.B. in Form von einer Tabelle vorliegen, bei der zu Temperaturwerten der Temperatur Tf der Flüssigkeit 12 zugehörige Dichtewerte der Dichte p der Flüssigkeit 12 zugeordnet sind oder z.B. in Form einer mathematischen Funktion, die die in 4 dargestellte Beziehung 25 bzw. Kurve 25 beschreibt.
Die Ermittlung der spezifischen Wärmekapazität c der Flüssigkeit 12 in Abhängigkeit der Temperatur Tf der Flüssigkeit 12 erfolgt vorzugsweise mittels einer, vorzugsweise empirisch ermittelten, hinterlegten dritten Beziehung 26 (siehe 5), mittels der zu Temperaturwerten der Temperatur Tf der Flüssigkeit 12 zugehörige spezifische Wärmekapazitätswerte der spezifischen Wärmekapazität c der Flüssigkeit 12 zugeordnet sind. Die Beziehung 26 kann z.B. in Form von einer Tabelle vorliegen, bei der zu Temperaturwerten der Temperatur Tf der Flüssigkeit 12 zugehörige spezifische Wärmekapazitätswerte der spezifischen Wärmekapazität c der Flüssigkeit 12 zugeordnet sind oder z.B. in Form einer mathematischen Funktion, die die in 5 dargestellte Beziehung 26 bzw. Kurve 26 beschreibt.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist die Betriebsüberwachungseinrichtung 22 eine Flüssigkeitsmengenstromermittlungseinheit 10 auf, an die als Eingangsgrößen die Zwischenkreisspannung U, die Temperatur Tr des Widerstands R, sowie falls benötigt, die Temperatur Tf der Flüssigkeit 12 übermittelt werden und die daraus als Ausgangsgröße, wie oben beschrieben, den Flüssigkeitsmengenstrom Q ermittelt und als Ausgangsgröße ausgibt. Die Zwischenkreisspannung U kann z.B. mittels einer Spannungsmesseinrichtung, die zur Messung der Zwischenkreisspannung U ausgebildet ist, ermittelt werden, was in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.
Der Flüssigkeitsmengenstrom Q stellt eine wichtige Betriebsgröße für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Stromrichtereinrichtung 2, insbesondere für eine ordnungsgemäße Kühlung der Leistungshalbleiterbauelement T1 und D1 der Stromrichtereinrichtung 2, dar.
In einem vorzugsweise vorhandenen weiteren Verfahrensschritt e) erfolgt ein Erzeugen eines Flüssigkeitsmengenstromfehlersignals FQ, wenn der Flüssigkeitsmengenstrom Q einen, vorzugsweise voreingestellten, ersten Grenzwert G1 unterschreitet. Die Betriebsüberwachungseinrichtung 22 weist vorzugsweise eine erste Überwachungseinheit 11 auf, die, wenn der Flüssigkeitsmengenstrom Q den ersten Grenzwert G1 unterschreitet, das Flüssigkeitsmengenstromfehlersignal FQ ausgibt.
In einem dem Verfahrensschritt d) mittelbar (z.B. nach Verfahrensschritt e)) oder unmittelbar (z.B. direkt nach Verfahrensschritt d)) nachfolgenden vorzugsweise durchgeführten weiteren Verfahrensschritt f) wird eine erste Temperatur Tj von mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement T1, D1, mittels eines thermischen ersten Models, anhand des Flüssigkeitsmengenstroms Q der den Flüssigkeitskühlkörper 7 durchströmenden Flüssigkeit 12, anhand der Verlustleistung Pvt des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 und anhand der Temperatur Tf der Flüssigkeit 12 ermittelt. Die Ermittlung der ersten Temperatur Tj von dem mindestens einen Leistungshalbleiterbauelement T1, D1 erfolgt dabei vorzugsweise wie folgt.
Zunächst wird bei dem thermischen ersten Model, welches im Rahmen des Ausführungsbeispiels verwendet wird, der thermische Widerstand Rthl des Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 dessen erste Temperatur Tj ermittelt werden soll und eine Zeitkonstante tau ermittelt gemäß $R_{t h i} = x 1 \cdot Q^{x 2}$
$t a u = x 3 \cdot Q^{x 4}$
wobei x1, x2, x3 und x4 empirisch ermittelte Konstanten sind.
Mit der Beziehung des thermischen ersten Models $Δ T_{(n + 1)} = Δ T_{(n)} + \frac{Δ t}{t a u} \cdot (R_{t h l} \cdot P_{v t} - Δ T_{(n)})$
ergibt sich bei dem thermischen ersten Model die erste Temperatur Tj des betreffenden Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 zu $T j = Δ T_{(n + 1)} + T_{f}$
wobei n die Laufvariable ist, Δt die zeitliche Schrittweite der Berechnung ist und der Anfangswert von ΔT_(n) Null ist.
Es sei angemerkt, dass das thermische erste Model auch anders ausgebildet sein kann.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist die Betriebsüberwachungseinrichtung 22 eine erste Temperaturermittlungseinheit 16 auf, die gemäß oben stehender Beschreibung anhand des Flüssigkeitsmengenstroms Q, der Verlustleistung Pvt des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 dessen erste Temperatur Tj ermittelt werden soll und anhand der Temperatur Tf der Flüssigkeit 12, welcher der ersten Temperaturermittlungseinheit 16 als Eingangsgrößen zugeführt werden, die erste Temperatur Tj des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 dessen erste Temperatur Tj ermittelt werden soll, ermittelt und ausgibt. Die Betriebsüberwachungseinrichtung 22 weist vorzugsweise eine Verlustleistungsermittlungseinheit 17 auf, die zu Ermittlung der Verlustleistung Pvt des betreffenden mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 ausgebildet ist. Die Verlustleistungsermittlungseinheit 17 ermittelt die Verlustleistung Pvt des betreffenden mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 vorzugsweise z.B. anhand des durch das betreffende mindestens eine Leistungshalbleiterbauelement T1, D1 fließenden Stroms, anhand der Schaltfrequenz mit der das betreffende mindestens eine Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 ein- und ausgeschaltet wird, sowie anhand der über dem betreffenden mindestens einen Leistungshalbleiterbauelement T1, D1 anliegenden Spannung.
Beim Verfahrensschritt f) erfolgt vorzugsweise ein Erzeugen eines Übertemperatursignals UTS, wenn die erste Temperatur Tj des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 einen, vorzugsweise voreingestellten, zweiten Grenzwert G2 überschreitet. Die Betriebsüberwachungseinrichtung 22 weist vorzugsweise eine zweite Überwachungseinheit 27 auf, die, wenn die erste Temperatur Tj des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 den zweiten Grenzwert G2 überschreitet, das Übertemperatursignal UTS ausgibt.
In einem vorzugsweise vorhandenen weiteren Verfahrensschritt g) erfolgt ein Ermitteln einer zweiten Temperatur Tj` von mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement T1, D1 mittels eines thermischen zweiten Models mittels mindestens einer dritten Temperaturmesseinrichtung 18 der Stromrichtereinrichtung 2, die jeweilig zur Messung der Temperatur Ts eines jeweiligen Bereichs des Substrats 6 wie beim Ausführungsbeispiel oder des Flüssigkeitskühlkörpers 7 ausgebildet ist, wobei es sich bei dem mindestens einen Leistungshalbleiterbauelement T1, D1, dessen zweite Temperatur Tj' mittels des zweiten Models ermittelt wird um das selbe mindestens eine Leistungshalbleiterbauelement T1, D1 handelt, dessen erste Temperatur Tj mittels des ersten Models ermittelt wird. Das Ermitteln einer zweiten Temperatur Tj` von mindestens einem der Leistungshalbleiterbauelemente T1, D1 mittels eines thermischen zweiten Models kann z.B. wie in der DE 10 2012 205 209 A1 offenbart erfolgen, bei der das thermische Model in Form einer frequenzabhängigen Temperaturübertragungsfunktion vorliegt. Es sei angemerkt, dass das thermische zweite Model auch anders ausgebildet sein kann. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die dritte Temperaturmesseinrichtung 18 zur Messung der Temperatur Ts eines Bereichs des Substrats 6 ausgebildet und auf dem Substrat 6 angeordnet. Die dritte Temperaturmesseinrichtung 18 ist vorzugsweise über eine zwischen dem Substrat 6 und der dritten Temperaturmesseinrichtung 18 angeordnete Klebe-, Löt- oder Sinterschicht, die in 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, mit dem Substrat 6 verbunden. Die dritte Temperaturmesseinrichtung 18 kann z.B. in Form eines temperaturabhängigen elektrischen Widerstands vorliegen. Alternativ kann die Temperaturmesseinrichtung 18 zur Messung der Temperatur Ts eines Bereichs des Flüssigkeitskühlkörpers 7 ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Temperaturmesseinrichtung 18 vorzugsweise auf dem Flüssigkeitskühlkörper 7 angeordnet. Es sei angemerkt, dass die Stromrichtereinrichtung 2 mehrere dritte Temperaturmesseinrichtungen 18, die jeweilig zur Messung der Temperatur Ts eines jeweiligen Bereichs des Substrats 6 oder des Flüssigkeitskühlkörpers 7 ausgebildet sind, aufweisen kann.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist die Betriebsüberwachungseinrichtung 22 eine zweite Temperaturermittlungseinheit 20 auf, die anhand des thermischen zweiten Models und der Temperatur Ts eines Bereichs des Substrats 6, die der zweiten Temperaturermittlungseinheit 20 als Eingangsgröße zugeführt wird, die zweite Temperatur Tj' des betreffenden Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 ermittelt und ausgibt.
In einem vorzugsweise vorhandenen weiteren Verfahrensschritt h) erfolgt ein Ermitteln der Differenz DTj der mittels des ersten Models ermittelten ersten Temperatur Tj und der mittels des zweiten Models ermittelten zweiten Temperaturen Tj` des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements T1, D1 und ein Erzeugen eines Temperaturermittlungsfehlersignals TF, wenn der Betrag der Differenz DTj einen, vorzugsweise voreingestellten, dritten Grenzwert G3 überschreitet.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist die Betriebsüberwachungseinrichtung 22 eine Differenzermittlungseinheit 28 auf, der die erste und zweite Temperatur Tj und Tj' als Eingangsgröße zugeführt werden und die den Betrag I DTj I der Differenz DTj = Tj - Tj` ermittelt und als Ausgangsgröße ausgibt. Die Betriebsüberwachungseinrichtung 22 weist vorzugsweise eine dritte, Überwachungseinheit 21 auf, die, wenn der Betrag I DTj I der Differenz DTj den, vorzugsweise voreingestellten, dritten Grenzwert G3 überschreitet, das Temperaturermittlungsfehlersignals TF ausgibt.
Das Flüssigkeitsmengenstromfehlersignal FQ, das Übertemperatursignal UTS und/oder das Temperaturermittlungsfehlersignal TF kann z.B. an eine Steuereinrichtung übermittelt werden, die z.B. im Falle des Vorhandenseins des jeweiligen Signals ein Betrieb der Stromrichtereinrichtung 2 mit reduzierter elektrischer Leistung oder ein Abschalten der Stromrichtereinrichtung 2 bewirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012205209 A1 [0004, 0054]

Claims

Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Stromrichtereinrichtung (2) mit Leistungshalbleiterbauelementen (T1,D1), die zwischen eine erste Zwischenkreisleitung (3) zur Führung eines ersten Gleichspannungspotentials und eine zweite Zwischenkreisleitung (4) zur Führung eines zweiten Gleichspannungspotentials elektrisch geschaltet sind, mit einem Kondensator (C) und einem elektrischen Widerstand (R), deren jeweiliger erster elektrischer Anschluss mit der ersten Zwischenkreisleitung (3) und deren jeweiliger zweiter elektrischer Anschluss mit der zweiten Zwischenkreisleitung (4) elektrisch leitend verbunden ist, mit einer ersten Temperaturmesseinrichtung (5), die zur Messung der Temperatur (Tr) des Widerstands (R) ausgebildet ist, mit einem Substrat (6) auf dem die Leistungshalbleiterbauelemente (T1,D1) und der elektrische Widerstand (R) angeordnet sind und mit einem von einer Flüssigkeit (12) durchströmten Flüssigkeitskühlkörper (7) auf dem das Substrat (6) angeordnet ist, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Messen eines ersten Temperaturwerts (Tr1) des elektrischen Widerstands (R) mittels der ersten Temperaturmesseinrichtung (5), b) Anlegen einer Zwischenkreiskreisspannung (U) zwischen die erste und zweite Zwischenkreisleitung (3,4), c) Messen eines zweiten Temperaturwerts (Tr2) des elektrischen Widerstands (R) mittels der ersten Temperaturmesseinrichtung (5) nach Ablauf einer Zeitdauer nach Durchführung des Verfahrensschritts b), d) Ermittlung des thermischen Widerstands (Rthr) des elektrischen Widerstands (R) anhand der Differenz (DT) des ersten und zweiten Temperaturwerts (Tr1,Tr2) voneinander und anhand der infolge der am elektrischen Widerstand (R) anliegenden Zwischenkreisspannung (U) am elektrischen Widerstand (R) auftretenden elektrischen Verlustleistung (Pvr) und Ermittlung des Flüssigkeitsmengenstroms (Q) der den Flüssigkeitskühlkörper (7) durchströmenden Flüssigkeit (12) anhand des thermischen Widerstands (Rthr) des elektrischen Widerstands (R), oder Ermittlung des Flüssigkeitsmengenstroms (Q) der den Flüssigkeitskühlkörper (7) durchströmenden Flüssigkeit (12) anhand der Differenz (DT) des ersten und zweiten Temperaturwerts (Tr1,Tr2) voneinander und anhand der infolge der am elektrischen Widerstand (R) anliegenden Zwischenkreisspannung (U) am elektrischen Widerstand (R) auftretenden elektrischen Verlustleistung (Pvr) und anhand der Dichte (p) der Flüssigkeit (12) und anhand der spezifischen Wärmekapazität (c) der Flüssigkeit (12).
Verfahren nach Anspruch 1 mit folgendem weiterem Verfahrensschritt: e) Erzeugen eines Flüssigkeitsmengenstromfehlersignals (FQ), wenn der Flüssigkeitsmengenstrom (Q) einen ersten Grenzwert (G1) unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahrensschritt d) die Ermittlung des Flüssigkeitsmengenstroms (Q) der den Flüssigkeitskühlkörper (7) durchströmenden Flüssigkeit (12) anhand des thermischen Widerstands (Rthr) des elektrischen Widerstands (R), mittels einer hinterlegten ersten Beziehung (24) erfolgt, mittels der zu thermischen Widerstandswerten des thermischen Widerstands (Rthr) des elektrischen Widerstands (R) zugehörige Flüssigkeitsmengenstromwerte des Flüssigkeitsmengenstroms (Q) der den Flüssigkeitskühlkörper (7) durchströmenden Flüssigkeit (12) zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahrensschritt d) die Dichte (p) und die spezifische Wärmekapazität (c) der Flüssigkeit (12) als feste Werte hinterlegt sind, oder dass die Dichte (p) und die spezifische Wärmekapazität (c) der Flüssigkeit (12) in Abhängigkeit der Temperatur (Tf) der Flüssigkeit (12) ermittelt wird, welche von einer zweiten Temperaturmesseinrichtung (13) der Stromrichtereinrichtung (2), die zur Messung der Temperatur (Tf) der den Flüssigkeitskühlkörper (7) durchströmenden Flüssigkeit (12) ausgebildet ist, gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Dichte (p) der Flüssigkeit (12) in Abhängigkeit der Temperatur (Tf) der Flüssigkeit (12) mittels einer hinterlegten zweiten Beziehung (25) erfolgt, mittels der zu Temperaturwerten der Temperatur (Tf) der Flüssigkeit (12) zugehörige Dichtewerte der Dichte (p) der Flüssigkeit (12) zugeordnet sind, und/oder dass die Ermittlung der spezifischen Wärmekapazität (c) der Flüssigkeit (12) in Abhängigkeit der Temperatur (Tf) der Flüssigkeit (12) mittels einer hinterlegten dritten Beziehung (26) erfolgt, mittels der zu Temperaturwerten der Temperatur (Tf) der Flüssigkeit (12) zugehörige spezifische Wärmekapazitätswerte der spezifischen Wärmekapazität (c) der Flüssigkeit (12) zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand (R) und die erste Temperaturmesseinrichtung (5) Bestandteile eines gemeinsamen Halbleiterbauelements (15) sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauelement (15) einen Halbleiterkörper aufweist, wobei der elektrische Widerstand (R) und die erste Temperaturmesseinrichtung (5) direkt oder indirekt auf dem Halbleiterkörper angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromrichtereinrichtung (2) eine zweite Temperaturmesseinrichtung (13), die zur Messung der Temperatur (Tf) der den Flüssigkeitskühlkörper (7) durchströmenden Flüssigkeit (12) ausgebildet ist, aufweist, wobei in einem dem Verfahrensschritt d) mittelbar oder unmittelbar nachfolgenden weiteren Verfahrensschritt f) eine erste Temperatur (Tj) von mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement (T1,D1), mittels eines thermischen ersten Models, anhand des Flüssigkeitsmengenstroms (Q) der den Flüssigkeitskühlkörper (7) durchströmenden Flüssigkeit (12), anhand der Verlustleistung (Pvt) des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements (T1,D1) und anhand der Temperatur (Tf) der Flüssigkeit (12) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahrensschritt f) ein Erzeugen eines Übertemperatursignals (UTS) erfolgt, wenn die erste Temperatur (Tj) des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements (T1,D1) einen zweiten Grenzwert (G2) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 mit folgendem weiteren Verfahrensschritten: g) Ermitteln einer zweiten Temperatur (Tj`) von mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement (T1,D1) mittels eines thermischen zweiten Models mittels mindestens einer dritten Temperaturmesseinrichtung (18) der Stromrichtereinrichtung (2), die jeweilig zur Messung der Temperatur (Ts) eines jeweiligen Bereichs des Substrats (6) oder des Flüssigkeitskühlkörpers (7) ausgebildet ist, wobei es sich bei dem mindestens einen Leistungshalbleiterbauelement (T1,D1), dessen zweite Temperatur (Tj`) mittels des zweiten Models ermittelt wird um das selbe mindestens eine Leistungshalbleiterbauelement (T1,D1) handelt, dessen erste Temperatur (Tj) mittels des ersten Models ermittelt wird, h) Ermitteln der Differenz (DTj) der mittels des ersten Models ermittelten ersten Temperatur (Tj) und der mittels des zweiten Models ermittelten zweiten Temperatur (Tj`) des mindestens einen Leistungshalbleiterbauelements (T1,D1) und Erzeugen eines Temperaturermittlungsfehlersignals (TF), wenn der Betrag der Differenz (DTj) einen dritten Grenzwert (G3) überschreitet.
Stromrichteranordnung mit einer Stromrichtereinrichtung (2) aufweisend, Leistungshalbleiterbauelemente (T1,D1), die zwischen eine erste Zwischenkreisleitung (3) zur Führung eines ersten Gleichspannungspotentials und eine zweite Zwischenkreisleitung (4) zur Führung eines zweiten Gleichspannungspotentials elektrisch geschaltet sind, einen Kondensator (C) und einen elektrischen Widerstand (R), deren jeweiliger erster elektrischer Anschluss mit der ersten Zwischenkreisleitung (8) und deren jeweiliger zweiter elektrischer Anschluss mit der zweiten Zwischenkreisleitung (9) elektrisch leitend verbunden ist, eine erste Temperaturmesseinrichtung (5), die zur Messung der Temperatur (Tr) des Widerstands (R) ausgebildet ist, ein Substrat (6) auf dem die Leistungshalbleiterbauelemente (T1,D1) und der elektrische Widerstand (R) angeordnet sind, ein von einer Flüssigkeit (12) durchströmbarer Flüssigkeitskühlkörper (7) auf dem das Substrat (6) angeordnet ist, und eine Betriebsüberwachungseinrichtung (22), die zur Durchführung der Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.