Leibniz Universität Hannover_Schriftenreihe Elektrotechnik und Informatik / Transiente Storfestigkeitsanalyse realer Systeme

Elektrische und elektronische Systeme sind in nahezu allen Bereichen des öffentlichen und privaten Lebens anzutreffen. Sie bilden auch vielfach essentielle Bestandteile von kritischen Infrastrukturen (KRITIS). Insbesondere Systeme der KRITIS müssen äußerst zuverlässig und sicher funktionieren, da ein teilweiser oder gar kompletter Ausfall zu weitreichenden körperlichen, materiellen oder finanziellen Folgen führen kann. Eine wesentliche Gefährdung geht dabei von gestrahlten elektromagnetischen Umgebungen aus, welche Schaltungen und Systeme nachteilig stören können. Während bei klassischen EMV-Prüfungen (Elektromagnetische Verträglichkeit) typischerweise die Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischen Umgebungen mit Feldstärken von wenigen V/m nachgewiesen wird, werden sogenannte HPEM-Umgebungen (high-power electromagnetics) zumeist nicht betrachtet. Diese weisen jedoch definitionsgemäß Feldstärken von mehr als 100 V/m auf und können somit bewusst Störungen oder gar Zerstörungen hervorrufen. In dieser Schrift werden die beabsichtigten Beeinflussungen durch verschiedene HPEM-Umgebungen einschließlich des High-Altitude Electromagnetic Pulses (HEMP) mittels einer transienten Störfestigkeitsanalyse untersucht, um die wesentlichen Unterschiede der elektromagnetischen Wirkungen exemplarisch an einem realen System herauszuarbeiten und aufzuzeigen. Dazu wird das reale System mithilfe der elektromagnetischen Topologie (EMT) in seine Komponenten zerlegt, um die Einkopplung von HPEM-Umgebungen in das schirmende Gehäuse sowie in Leiterplatten voneinander getrennt zu analysieren. Weiterhin werden die unterschiedlichen Störwirkungen auf eine Mikrocontrollerschaltung sowie das Gesamtsystem untersucht. Als wesentliches Ergebnis zeigt sich, dass die Störfestigkeit gegen HEMP nicht zwingend eine Absicherung gegenüber anderen HPEM-Beaufschlagungen darstellt.