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Title:
METHOD FOR DETERMINING THE TEMPERATURE OF A POWER MODULE, AND POWER MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/033420
Kind Code:
A1
Abstract:
In the method for determining a temperature in a power module, electromagnetic radiation of the power module is detected and is taken into consideration for the determination of the temperature or of a variable dependent thereon. In the method for servicing a wind turbine, a wind turbine having a power module is considered, and, in the power module, a temperature is determined by means of a method for determining a temperature in a power module. The power module has at least one detector, designed to detect electromagnetic radiation, and an evaluation device, designed to take into consideration the detected electromagnetic radiation for the determination of a temperature in the power module or of a variable dependent thereon. The wind turbine has a power module of said type.

Inventors:
BAUMGARTNER ROBERT (DE)
HONSBERG MARTIN (DE)
MITIC GERHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/069937
Publication Date:
February 22, 2018
Filing Date:
August 07, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
G01K11/00; H01L21/67
Domestic Patent References:
WO2015000651A12015-01-08
WO2011113443A22011-09-22
Foreign References:
JP2007024860A2007-02-01
Other References:
WALERI BREKEL ET AL: "Time Resolved In Situ T vj Measurements of 6.5kV IGBTs during Inverter Operation", 12 April 2014 (2014-04-12), Max-Planck-Strasse 5, D-59581 Warstein, Germany, XP055416011, Retrieved from the Internet [retrieved on 20171016]
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur an und/oder in einem Leistungsmodul (10), bei welchem elektromagnetische Strahlung (110) des Leistungsmoduls (10) erfasst und zur Er¬ mittlung der Temperatur (50) oder einer davon abhängenden Größe herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem elektromagnetische Strahlung (110) mit Wellenlängen von mindestens 0,3 mm und/oder höchstens 300 mm, vorzugsweise von mindestens 1mm und/oder höchstens 100 mm, herangezogen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Intensität der elektromagnetischen Strahlung

(110) oder eine davon abhängende Größe als oder für ein Maß für die Temperatur (50) herangezogen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die elektromagnetische Strahlung (110) ortsaufgelöst erfasst wird.

5. Leistungsmodul, aufweisend zumindest einen Detektor, wel¬ cher zur Erfassung einer elektromagnetischen Strahlung (110) ausgebildet ist, sowie vorzugsweise aufweisend eine Auswerte¬ einrichtung, welche ausgebildet ist, die erfasste elektromag¬ netische Strahlung (110) zur Bestimmung einer Temperatur (50) in dem Leistungsmodul (10) oder einer davon abhängenden Größe heranzuziehen .

6. Leistungsmodul nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die elektromag¬ netische Strahlung (110) zur Ermittlung der Temperatur (50) oder einer davon abhängenden Größe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 heranzuziehen.

7. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der zumindest eine Detektor zur ortsaufgelösten Erfassung der elektromagnetischen Strahlung (110) ausgebildet ist .

8. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem mehrere Detektoren oder zumindest ein gegenüber weiten Teilen des Leistungsmoduls relativ beweglicher Detektor vorhanden ist.

9. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches zumindest einen mit Vergussmaterial (80) vergossenen

Leistungshalbleiter (40) und/oder zumindest einen mit mindestens einer Isolierschicht beschichteten Leistungshalbleiter und/oder einen an Kunststoff, insbesondere Silikon, angeord¬ neten Leistungshalbleiter aufweist.

10. Windkraftanlage, aufweisend ein Leistungsmodul (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und/oder ein Leistungsmodul und zumindest einen Detektor, welcher zur Erfassung einer elektromagnetischen Strahlung (110) des Leistungsmoduls ausgebil- det ist sowie vorzugsweise aufweisend eine Auswerteeinrich¬ tung, welche ausgebildet ist, die erfasste elektromagnetische Strahlung (110) zur Bestimmung einer Temperatur (50) in dem Leistungsmodul (10) oder einer davon abhängenden Größe heranzuziehen .

11. Verfahren zur Wartung einer Windkraftanlage, insbesondere einer Offshore-Windkraftanlage, bei welchem eine Windkraftan¬ lage nach Anspruch 10 herangezogen wird und bei welchem bei dem Leistungsmodul eine Temperatur in dem Leistungsmodul mit- tels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 be¬ stimmt wird.

Description:
Beschreibung

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER TEMPERATUR EINES LEISTUNGSMODULS UND LEISTUNGSMODUL

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur in einem Leistungsmodul, ein Leistungsmodul, eine Windkraftanlage sowie ein Verfahren zur Wartung einer Windkraftanlage .

Bei Leistungsmodulen bildet die Temperatur von Halbleiterbauteilen der Leistungsmodule einen wichtigen Parameter, welcher eine thermische oder elektrische Überlast oder eine fortge ¬ schrittene Alterung der Leistungsmodule anzeigt. Die Messung der Temperatur von Halbleiterbauteilen in Leistungsmodulen ist jedoch regelmäßig nicht direkt möglich, da schnell rea ¬ gierende Temperatursensoren teuer sind oder in Hochspannungsfeldern nicht zuverlässig funktionieren.

Temperatursensoren sind meist beabstandet von den Halbleiterbauteilen an Randbereichen der metallisierten Keramik angeordnet. Als Temperatursensoren werden NTC-Widerstände (NTC = (engl.) „Negative Temperature Coefficient") , Thermistoren oder sonstige Temperatursensoren eingesetzt. Infolge der Beabstandungen der Temperatursensoren messen diese Temperatursensoren die Temperatur der Halbleiterbauteile lediglich mittelbar. Eine genaue Erfassung der Temperatur von Halbleiterbauteilen solcher Leistungsmodule jedoch würde vorteilhaft eine frühzeitige Erkennung von Alterungsprozessen in Leistungsmodulen erlauben. So treten bei zunehmender Alterung von Leistungsmodulen Delaminationen (schleichende Abrisse) von Emitter- und Kollektorkontaktierungen von Schalt-IGBTs (IGBT = (engl.) „Insolated Gate Bipolar Transistor") , Lot- und Sinter-Ermüdungen von Chip- und Systemlot sowie Brüche und suk ¬ zessive Ermüdungsabrisse von Bondverbindungen auf. Solche Al ¬ terungserscheinungen führen typischerweise zu einer zunächst geringfügig und später stark erhöhten Betriebstemperatur der Halbleiterbauteile. Auf solch eine Erhöhung der Betriebstemperatur folgt regelmäßig ein Bondabbrand oder ein Chipkurz- schluss durch thermisches Kurzlegieren, sodass das Leistungs ¬ modul endgültig zerstört ist.

Insbesondere bei Windkraftanlagen ist eine rechtzeitige Er- kennung von Alterungsprozessen in Leistungsmodulen relevant, da die Zuverlässigkeit der Leistungsmodule ein relevanter Faktor für die aufwendige Wartung von Windkraftanlagen, gerade von Offshore-Windraftanlagen, ist. Es ist vor diesem Hintergrund Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur in einem Leistungsmodul bereitzustellen, welches kostengünstig und zu ¬ verlässig durchgeführt werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Leistungsmodul, eine Windkraftan- läge und ein Verfahren zur Wartung einer Windkraftanlage be ¬ reitzustellen, bei welchen ein drohendes Versagen des Leistungsmoduls oder der Windkraftanlage frühzeitig, kostengüns ¬ tiger und zuverlässiger möglich ist. Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur in einem Leistungsmodul mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Leistungsmodul mit den in Anspruch 5 angegebenen Merkmalen und mit einer Windkraftanlage mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Verfahren zur Wartung einer Windkraftanlage mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur an und insbesondere in einem Leistungsmodul wird elektromagnetische Strahlung des Leistungsmoduls erfasst und zur Ermittlung der Temperatur oder einer davon abhängenden Größe herangezogen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine berührungslose Temperaturmessung an dem Leistungsmo ¬ dul, insbesondere innerhalb des Leistungsmoduls, möglich. Insbesondere lässt sich die elektromagnetische Strahlung au- ßerhalb des Leistungsmoduls detektieren. Folglich lässt sich das Verfahren einsetzen, ohne das Leistungsmodul notwendig in seinem inneren Aufbau modifizieren zu müssen. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr genau. So erlaubt die In- tensität der erfassten elektromagnetischen Strahlung einen direkten Rückschluss auf die Temperatur des Strahlungsemit ¬ tierenden Bereichs des Leistungsmoduls, insbesondere eines Halbleiterbausteins des Leistungsmoduls. Geeigneterweise ist der Zusammenhang zwischen einer Intensität der erfassten elektromagnetischen Strahlung und der Temperatur des strah- lungsemittierenden Bereichs des Leistungsmoduls nahezu line ¬ ar. Da es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hinreichend ist, die elektromagnetische Strahlung des Leistungsmoduls le ¬ diglich zu erfassen und es nicht etwa erforderlich ist, elektromagnetische Strahlung auszusenden, lässt sich das er ¬ findungsgemäße Verfahren zudem rein passiv einsetzen, d.h. das erfindungsgemäße Verfahren weist kein Störpotential für das Leistungsmodul selbst auf. Vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren einset ¬ zen, um eine anliegende Überlastung des Leistungsmoduls zeit ¬ nah zu erkennen. Insbesondere lässt sich mittels des erfin ¬ dungsgemäßen Verfahrens ein Leistungsmodul auf eine atypische Änderung der Temperatur hin überwachen. Eine solche atypische Temperaturerhöhung hängt häufig mit einer thermomechanischen Ermüdung zusammen, welche erfindungsgemäß rasch erkannt wer ¬ den kann.

Vorzugsweise wird elektromagnetische Strahlung im für das menschliche Auge nicht sichtbaren Spektralbereich erfasst, insbesondere mit Wellenlängen von mindestens 1000 Nanometern, vorzugsweise mindestens 3 Mikrometern, insbesondere mindes ¬ tens 30 und idealerweise zumindest 300 Mikrometern. Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von mindestens 0,3 mm und/oder höchstens 300 mm, vorzugsweise von mindestens 1 mm und/oder höchstens 100 mm herangezogen. In dieser Wei- terbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden folglich Millimeterwellen der elektromagnetischen Strahlung herangezogen. In dieser Weiterbildung lassen sich die aktuellen Oberflächentemperaturen von Halbleiterbauteilen im normalen, se- rienmäßig vergossenen Zustand ohne eigens dafür erstellte Messkanäle erfassen.

Zwar emittieren Metallflächen, wie sie typischerweise Chipkontakte, Leiterbahnen an Keramikplatinen und Bonddrähte, welche an die Halbleiterbauteile ankontaktiert sind, aufwei ¬ sen, selbst keine Millimeterwellen. Aber insbesondere unmit ¬ telbar angrenzende, erwärmte Verguss-Schichten, etwa

Weichverguss-Schichten, und/oder eine oder mehrere (zur elektrischen Isolierung vorgesehene) angrenzende, erwärmte Isolierschicht/en an der Oberfläche von Metallisierungen und Bonddrähten und Halbleiterbausteinen emittieren solche Millimeterwellen. Zwar werden solche Millimeterwellen auch durch gegebenenfalls vorhandene kältere Bestandteile des Leistungs ¬ moduls aus Weich- und Hartverguss und/oder durch eine oder mehrere elektrische Isolierschicht/en zumindest teilweise ab ¬ sorbiert. Jedoch durchdringt ein hinreichend hoher Anteil der elektromagnetischen Strahlung den Weich- und Hartverguss und/oder die eine oder mehrere elektrische Isolierschicht/en sowie ein gegebenenfalls vorhandenes Gehäuse des Leistungsmo- duls. Typischerweise ist also ein Leistungsmodul ausreichend transparent zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Besonders zweckmäßig wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Leistungsmodul mit einem solchen

Vergussmaterial, vorzugsweise Weichvergussmaterial, und/oder mit einer solchen elektrischen, vorzugsweise mit Kunststoff, insbesondere Silikon, gebildeten, Isolierschicht und/oder mit Kunststoff, insbesondere Silikon, herangezogen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren muss dabei nicht notwendigerweise ein Leistungsmodul herangezogen werden, welches ein

Vergussmaterial oder eine Isolierschicht aufweist, welche

Millimeterwellen emittieren. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Leistungsmodul herangezogen werden, bei welchem temperaturabhängig Millimeterwellen emittierendes Material an der Oberfläche von Metallisierungen und/oder Bonddrähten und/oder Halbleiterbausteinen eigens zum Zweck der Erfassung der Temperatur geschichtet, gestäubt oder auf sonstige Weise angeordnet ist.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Intensität der elektromagnetischen Strahlung oder eine davon abhängende Größe, insbesondere als oder für ein Maß für die Temperatur, herangezogen. Vorteilhafterweise ist die Intensi- tät der emittierten elektromagnetischen Strahlung proportional zur Temperatur des Strahlungsemittierenden Bereichs des Leistungsmoduls. In dieser Weiterbildung lässt sich folglich die Temperatur präzise und zuverlässig ermitteln. Zweckmäßi ¬ gerweise bildet die Strahlungsleistung eine von der Intensi- tät der elektromagnetischen Strahlung abhängende Größe. So hängt, wie an sich bekannt, die Strahlungsleistung als Flä ¬ chenintegral der Intensität von der Intensität ab.

Zweckmäßigerweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die elektromagnetische Strahlung ortsaufgelöst erfasst. In dieser Weiterbildung der Erfindung lässt sich das Leistungsmodul räumlich rastern oder aber es wird an mehreren Stellen des Leistungsmoduls zeitgleich die elektromagnetische Strah ¬ lung und mit ihr folglich die Temperatur erfasst. Auf diese Weise lässt sich eine Temperaturverteilung des Leistungsmo ¬ duls gewinnen und als belastungscharakteristische Signatur speichern. Mittels eines Vergleichs mit Erfahrungswerten kann diese belastungscharakteristische Signatur bei fortschreiten ¬ der thermomechanischer Ermüdung als Maß für den - ggf. beste- henden - aktuellen Schadensfortschritt dienen und damit als

Basis für eine aktuelle Lebensdauerprognose herangezogen wer ¬ den .

Das erfindungsgemäße Leistungsmodul weist zumindest einen De- tektor auf, welcher zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist. Ferner weist das erfindungsgemäße Leis ¬ tungsmodul vorzugsweise eine Auswerteeinrichtung auf, welche ausgebildet ist, die erfasste elektromagnetische Strahlung zur Bestimmung einer Temperatur in dem Leistungsmodul oder einer davon abhängenden Größe heranzuziehen. Mittels der Auswerteeinrichtung des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls lässt sich folglich das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur in einem Leistungsmodul, wie es zuvor beschrieben worden ist, leicht durchführen. Alternativ oder zusätzlich weist das erfindungsgemäße Leistungsmodul eine Kom ¬ munikationseinrichtung auf, mittels welcher Messdaten des Detektors zur erfassten elektromagnetischen Strahlung kommuni- ziert werden können, vorzugsweise drahtlos und zweckmäßig an eine extern vorgesehene separate Auswertvorrichtung. Zweckmä ¬ ßigerweise ist der Detektor in einem Außen- oder Randbereich des Leistungsmoduls angeordnet. Auf diese Weise lässt sich ein herkömmliches Leistungsmodul leicht auf ein erfindungsge- mäßes Leistungsmodul aufrüsten. Ferner lässt sich in dieser Weiterbildung die elektromagnetische Strahlung des gesamten Leistungsmoduls mittels des einen oder mittels weniger Detek ¬ toren erfassen. Insbesondere ist der Detektor ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von mindestens 0,3 mm und/oder höchstens 300 mm, vorzugsweise von mindestens 1 mm und/oder höchstens 100 mm, zu erfassen.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls ist die ggf. vorhandene Auswertein- richtung oder die externe Auswertvorrichtung ausgebildet, die Restlebensdauer des am stärksten beanspruchten Leistungshalbleiterbausteins zu ermitteln und einen nächsten Wartungstermin festzulegen. Besonders bevorzugt sind bei dem erfindungsgemäßen Leistungs ¬ modul der Detektor und/oder die Auswerteeinrichtung ausgebildet, die elektromagnetische Strahlung zur Ermittlung der Temperatur oder einer davon abhängenden Größe gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur in einem Leistungsmodul heranzuziehen. Die oben beschriebenen

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Temperatur in einem Leistungsmodul erstrecken sich folg- lieh auch auf das hier beschriebenen Leistungsmodul gemäß der Erfindung .

Geeigneterweise ist bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul der zumindest eine Detektor zur ortsaufgelösten Erfassung der elektromagnetischen Strahlung ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul der zumindest eine Detektor oder es sind mehrere der Detektoren relativ gegenüber weiteren Teilen des Leistungsmoduls beweglich. Auf diese Weise lässt sich durch ein Verfahren oder durch ein

Schwenken eines oder mehrerer der Detektoren das Leistungsmodul rastern, insbesondere zwei- oder dreidimensional rastern. Entsprechend lässt sich in dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls leicht eine belastungscharakte- ristische Signatur erhalten.

Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Leistungsmodul zumindest einen mit Vergussmaterial vergossenen Leistungs ¬ halbleiter und/oder einen mit mindestens einer Isolierschicht beschichteten Leistungshalbleiter und/oder einen an Kunststoff, insbesondere Silikon, und/oder an ein sonstiges, tem ¬ peraturabhängig Millimeterwellen emittierendes, Material angeordneten Leistunsghalbleiter auf. Idealerweise ist das Vergussmaterial und/oder die mindestens eine Isolierschicht mit oder aus Silikon gebildet. Insbesondere ein solches

Vergussmaterial oder eine solche Isolierschicht oder ein sol ¬ ches Material emittiert vorteilhaft Millimeterwellen bei des ¬ sen Erwärmung. Die erfindungsgemäße Windkraftanlage weist ein erfindungsge ¬ mäßes Leistungsmodul wie zuvor beschrieben und/oder ein Leis ¬ tungsmodul und zumindest einen Detektor auf, welcher zur Er ¬ fassung einer elektromagnetischen Strahlung des Leistungsmoduls ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Windkraftanlage eine Auswerteeinrichtung auf, welche ausge ¬ bildet ist, die erfasste elektromagnetische Strahlung zur Be ¬ stimmung einer Temperatur in dem Leistungsmodul oder einer davon abhängenden Größe heranzuziehen. Die erfindungsgemäße Windkraftanlage ist bevorzugt eine Offshore-Windkraftanlage und lässt sich zugleich kostengünstig und zuverlässig warten. Insbesondere ist der Detektor ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von mindestens 0,3 mm und/oder höchstens 300 mm, vorzugsweise von mindestens 1 mm und/oder höchstens 100 mm, zu erfassen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Wartung einer Windkraftanlage, insbesondere einer Offshore-Windkraftanlage, wird eine erfindungsgemäße Windkraftanlage wie zuvor be ¬ schrieben gewartet. Bei dem Verfahren wird bei dem Leistungs ¬ modul der Windkraftanlage eine Temperatur an, insbesondere in, dem Leistungsmodul mittels eines Verfahrens zur Bestim ¬ mung einer Temperatur an oder in einem Leistungsmodul wie zu- vor beschrieben bestimmt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich bei der Wartung der Windkraftanlage das, insbesondere zeitlich darauf folgende, Wartungsintervall prä ¬ zise planen. Gerade bei Offshore-Windkraftanlagen, bei welchen eine Wartung eine Inspektion der Windkraftanlage vor Ort erfordert, führt eine präzisere Bestimmung von Wartungsinter ¬ vallen zu erheblichen Kosteneinsparungen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Zeich ¬ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Leistungsmodul mit einem Ar- ray von Leistungshalbleitern und einem Array von Millimeterwellenantennen schematisch im Querschnitt sowie

Figur 2 eine erfindungsgemäße Offshore-Windkraftanlage

schematisch in einer Seitenansicht. Das in Figur 1 dargestellte Leistungsmodul 10 umfasst ein

Keramiksubstrat mit einer aufgedruckten Kupferschaltung, welche zusammenwirkend mit dem Keramiksubstrat eine in DCB- Technik (DCB = (engl.) „Direct Copper Bonded") gefertigte Leiterplatte 20 bildet.

Die Leiterplatte 20 weist in an sich bekannter Weise zwei ei- nander abgewandte Flachseiten auf. An einer ersten Flachseite ist über einen flächigen, schichtartigen Metallverbund 25 aus AlSiC ein Metallkühler 30 vollflächig angebunden.

An einer zweiten Seite der Leiterplatte 20 trägt die Leiter- platte 20 Leistungshalbleiterbausteine 40 in der Art von

IGBTs (IGBT = (engl.) „Insolated Gate Bipolar Transistor") . Die Leistungshalbleiterbausteine 40 sind voneinander

beabstandet auf die Leiterplatte 20 aufgebracht und bilden eine inhomogene räumliche Temperaturverteilung 50 mit Tempe- raturspitzen 60 jeweils am Ort des jeweiligen Leistungshalb ¬ leiterbausteins 40 aus. Die Leiterplatte 20 ist seitens ihrer zweiten Flachseite mittels eines Hartplastikgehäuses 70 ein ¬ gehaust. Das Hartplastikgehäuse 70 schließt mit dem Metall ¬ verbund 25 ab, sodass der Metallverbund 30 eine an der ersten Flachseite der Leiterplatte 20 anliegenden Gehäusewandung bildet .

Der von Hartplastikgehäuse 70 und Metallverbund 25 gebildete Innenraum mit der Leiterplatte 20 und dem Leistungshalblei- terbaustein 40 ist mit einem Weichverguss 80, im dargestell ¬ ten Ausführungsbeispiel Silikon-Gel, vergossen. Mithin ist die zweite Flachseite der Leiterplatte 20 mit den Leistungs ¬ halbleiterbausteinen 40 im Weichverguss 80 befindlich. Nahe der zweiten Flachseite der Leiterplatte 20 und außerhalb des Hartplastikgehäuses 70 ist an diesem ein Antennenfeld 90 des Leistungsmoduls 10 angeordnet, dessen Einzelantennen 100 zum Empfang von Millimeterwellen 110 ausgebildet und dimensioniert sind. Die Einzelantennen 100 sind zueinander in Richtungen der flächigen Erstreckungen der Flachseiten der Leiterplatte 20 versetzt. Im Betrieb erwärmen sich die Leistungshalbleiterbausteine 40 entsprechend der Temperaturverteilung 50 unterschiedlich stark. Die Temperaturverteilung 50 erstreckt sich folglich auch auf den angrenzenden Weichverguss 80, welcher die Tempe- ratur der angrenzenden Leistungshalbleiterbausteine 40 rasch annimmt. Die Wärmeleitfähigkeit des Weichvergusses 80 ist be ¬ grenzt, sodass sich die Temperaturverteilung 50 der Leistungshalbleiterbausteine 40 und der Leiterplatte 20 sehr ge ¬ nau auf die lokale Temperaturverteilung des Weichvergusses 80 abbildet.

Der Weichverguss 80 emittiert bei Erhitzung Wärmestrahlung mit einem signifikanten Anteil an dem Spektralbereich der Millimeterwellen 110 von 3 GHz bis 300 GHz. Die Intensität der Millimeterwellen 110 hängt dabei direkt von der Tempera ¬ tur des Weichvergusses 80 ab und folgt den für schwarze Kör ¬ per geltenden Strahlungsgesetzen.

Mittels des Antennenfeldes 90 von Einzelantennen 100 ist die Intensität der Millimeterwellen 110 individuell für die ein ¬ zelnen Leistungshalbleiterbausteine 40 ermittelbar. Eine nicht explizit dargestellte Auswerteeinrichtung erfasst die Intensität der Leistungshalbleiterbausteine 40 und ermittelt daraus die Temperatur der einzelnen Leistungshalbleiterbau- steine 40. Die Auswerteeinrichtung zieht zudem eine Referenztemperaturverteilung unter standardisierten Betriebsbedingungen heran, welche zuvor bei Inbetriebnahme des Leistungsmo ¬ duls 10 erfasst worden ist. Die Auswerteeinrichtung vergleicht die gemessene Temperaturverteilung 50 mit der Refe- renztemperaturverteilung . Je nach Stärke der Abweichung für einzelne Leistungshalbleiterbausteine 40 wird auf eine ent ¬ sprechende Abnahme der Restlebensdauer des jeweiligen Leistungshalbleiterbausteins 40 geschlossen. Auch eine akute Überlastung des Leistungsmoduls 10 oder eines oder mehrerer der Leistungshalbleiterbausteine 40 lässt sich leicht ermit ¬ teln. Insbesondere ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, die Restlebensdauer des am stärksten beanspruchten Leistungs- halbleiterbausteins 40 zu ermitteln und einen nächsten War ¬ tungstermin zu planen.

In einem weiteren, nicht eigens gezeigten, Ausführungsbei- spiel ist anstelle eines Antennenfeldes 90 von Einzelantennen 100 eine schwenkbare Einzelantenne vorgesehen, mittels wel ¬ cher durch Schwenken ebenfalls eine ortsaufgelöste Erfassung der elektromagnetischen Strahlung möglich ist. In weiteren Ausführungsbeispielen, welche den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen im Übrigen entsprechen, ist anstelle des Vergussmaterials 80 eine elektrische Isolier ¬ schicht vorhanden, welche die Leistungshalbleiterbausteine 40 beschichtet. Die Isolierschicht ist in diesen Ausführungsbei- spielen mit Kunststoff, etwa aus Silikon, gebildet und emit ¬ tiert verbleichbar dem Vergussmaterial 80 temperaturabhängig Millimeterwellen. Alternativ oder zusätzlich kann in weiteren Ausführungsbeispielen an den Leistungshalbleiterbausteinen Kunststoff, insbesondere Silikon, angelagert sein, welches temperaturabhängig Millimeterwellen emittiert, sodass auch in diesen Ausführungsbeispielen die Erfassung der Temperatur erfindungsgemäß möglich ist.

Die in Figur 2 gezeigte erfindungsgemäße Offshore-Windkraft- anläge 200 weist ein Leistungsmodul 10 wie in Figur 1 darge ¬ stellt auf. Aus den mittels der Auswerteeinrichtung des Leis ¬ tungsmoduls 10 ermittelten Temperaturen werden die nächsten Wartungstermine ermittelt. Somit lässt sich die Anzahl der Wartungseinsätze und folglich ein Großteil der damit verbun- denen Kosten einsparen.