Entwicklung von Wechselrichtern

Die Entwicklung effizienter, hochintegrierter und zuverlässiger elektrischer Antriebssysteme spielt eine Schlüsselrolle für die Elektrifizierung der individuellen Anwendungsbereiche. Achsantriebseinheit für Kraftfahrzeuge mit integriertem IGBT-Wechselrichter SiC-basierter Traktionswechselrichter für mobile Anwendungen Wide-Bandgap (WBG)-Halbleiter, wie SiC- und GaN-Transistoren, bieten Potenzial für Umrichtersysteme mit höchsten Wirkungsgraden, Leistungsdichten und vor allem Schaltfrequenzen, die weit über den Stand der Technik hinausgehen. Um die Kombination von höchsten Ausgangsleistungen und -stromstärken für Automobil- oder Luftfahrtanwendungen mit höchsten Schaltgeschwindigkeiten zu erreichen, ist ein angepasstes Design der Kommutierungszelle, des Leistungsmoduls und des Gate-Drives erforderlich. Das Fraunhofer IISB entwickelt kundenspezifische SiC-Wechselrichter für typische automobile Spannungsebenen (z.B. 400V/800V). Schnelle Schaltnetzteile (>= 20 kV/µs) mit Ausgangsströmen von mehr als 800 Arms wurden mit Hilfe von Simulationsmodellen und experimentellen Aufbauten realisiert. Außerdem bieten wir die in-house Entwicklung von Prototypen und deren Charakterisierung auf unseren Motorprüfständen. SiC-basierte Wechselrichter für Hochgeschwindigkeitsmotoren (z.B. Kompressoren, Turbolader) Hochdrehende Elektromotoren, wie Kompressoren, Brennstoffzellen-Luftverdichter oder elektrische Turbolader, erfordern höchste Ausgangsfrequenzen im Wechselrichter und damit höhere Schaltfrequenzen, um zusätzliche Verluste und Drehmomentverschleppung in der Maschine zu vermeiden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, führen wir Untersuchungen und Produktentwicklungen von Wechselrichtern mit Wide-Bandgap-Halbleitern durch. Nominale DC-Zwischenkreisspannung: 400V und 800V Ausgangsleistung: 10 bis 80kW 2-stufige/3-stufige Topologie Max. Schaltfrequenz: 80-100 kHz Sensorlose Motorsteuerung Integrierte Antriebssysteme Die mechatronische Integration von Umrichter-Leistungselektronik in oder nahe der elektrischen Maschine bietet das Potenzial, Kosten, benötigtes Volumen und das Risiko für EMV-Probleme zu reduzieren. Diese Platzierung der Elektronik in der Nähe der elektrischen Maschine führt aber auch zu einer höheren thermischen und mechanischen Belastung. Am Fraunhofer IISB konzentrieren wir uns auf die Entwicklung von Systemarchitekturen und Komponenten für elektrische Antriebe mit unterschiedlichen Integrationsgraden. Durch den Einsatz innovativer und zugleich fertigungsoptimierter Werkstoffkonzepte und Fügetechnologien erreichen wir die erforderliche Zuverlässigkeit