Gatespannungsversorgung für HV-SiC-Transistoren

Erschließung neuer Anwendungsgebiete für Leistungselektronik in der Mittelspannung mit hochsperrenden SiC Transistoren. Abgebildet ist der Treiber und die Treiberversorgung für einen 10-kV-MOSFET.

Leistungselektronik für Mittelspannungsanwendungen

FuE-Leistungen

Zum Thema Leistungselektronik für Mittelspannungsanwendungen bieten wir folgende FuE-Leistungen:

Statische und dynamische Charakterisierung von Dioden und Transistoren bis 20 kV

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Vergleichende Topologie­untersuchungen

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Entwicklung von transformatorlosen DC/DC-Wandlern und Wechselrichtern

Entwicklung galvanisch getrennter Wandler mit Mittelfrequenz­transformatoren

Entwicklung hocheffizienter, kompakter Leistungs­elektronik für die Mittel­spannung

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Entwicklung von Regelungstechnik für Umrichter in der Mittelspannung

Aufgrund des hohen Bandabstandes und der hohen Durchbruchfeldstärke von Siliziumkarbid (SiC) können mit diesem Material Leistungshalbleiter mit besonders hohen Sperrspannungen, typischerweise größer 10 kV, gefertigt werden. Diese Bauelemente eröffnen neue Anwendungsgebiete für  Leistungselektronik in der Mittelspannung. Durch die geringen Schaltverluste bei gleichzeitig niedrigen Durchlassverlusten der Bauelemente können um den Faktor 10 höhere Schaltfrequenzen als bei vergleichbaren Schaltungen mit in Serie geschalteten Si-IGBTs erzielt werden. Dadurch reduzieren sich der Schaltungsaufwand und die Größe von induktiven Bauteilen wie Drosselspulen und Transformatoren erheblich.

Im Mittelspannungsbereich können mit SiC-Transistoren kompakte und effiziente leistungselektronische Umrichter mit und ohne galvanische Trennung aufgebaut werden. Durch die hohen möglichen Taktfrequenzen eröffnen sich neue Möglichkeiten wie z.B. für Schaltungen mit Mittelfrequenztransformatoren oder zur Kompensation von Oberwellen bis in den kHz-Bereich. Ein- und dreiphasige Wechselrichter werden in Zukunft ohne Transformator direkt an der Mittelspannung betrieben werden können, wodurch sich vor allem für erneuerbare Energie und Stromnetze neue Anwendungsmöglichkeiten ergeben. Auch in mobilen Applikationen, wie beispielsweise der Bahn, spielen SiC-Transistoren eine bedeutende Rolle, wenn es um Gewichts- und Bauraumeinsparung geht.