© Mesago | Uwe Mühlhäußer
Fraunhofer IZM präsentiert neue Entwicklungen auf der PCIM Europe 2022
https://pcim.mesago.com/events/de.html
Halle 6, Stand 316
Wir freuen uns sehr, dass die Community für Leistungselektronik in diesem Jahr wieder live in Nürnberg vom 10. – 12.05.2022 zusammen kommt. Und das ist nicht alles: auch digital können sich Aussteller, Besucher, Teilnehmer und Referenten im Rahmen des hybriden Veranstaltungskonzepts der PCIM Europe auf der Eventplattform vernetzen, sich über die neusten Trends der Branche informieren und Fachwissen ausbauen. Die Präsenzveranstaltung in Nürnberg steht dabei im Mittelpunkt und wird von digitalen Ergänzungen vorab, parallel und im Anschluss begleitet. Damit verbinden wir das Beste aus der analogen und digitalen Welt und ermöglichen Veranstaltungsteilnehmern so ein noch umfangreicheres Veranstaltungserlebnis. Ob vor Ort in Nürnberg, digital oder hybrid – die PCIM Europe bietet Ihnen zahlreiche Teilnahmemöglichkeiten.
Ihre Sicherheit hat für uns höchste Priorität. Hier finden Sie Informationen zum Hygienekonzept der PCIM Europe 2022.
Die neu entwickelte Halbleitergeneration auf Galliumnitrid- und Siliziumkarbid-Basis bietet auf Systemebene angesichts ihrer geringen Schaltverluste die Möglichkeit, die Schaltfrequenzen von leistungselektronischen Systemen signifikant zu erhöhen. Dadurch kann die Baugröße der passiven Energiespeicher, vor allem der induktiven Bauteile, reduziert werden, weil nicht mehr so viel Energie zwischengespeichert werden muss. Der Fokus im ECPE-Lighthouse-Projekt "Industrial Demonstrator on System Level" lag in einer zusätzlichen Erhöhung der Leistungsdichte durch Innovationen in der Filtertopologie, der Steuerung der Halbleiter und der Pareto-Front-Optimierung des Gesamtsystems.
Die Verwendung von SiC-Halbeitern in den Antriebsumrichtern wird immer gefragter. SiC bietet die Möglichkeit durch geringere Schalt- und Leitverluste im Vergleich zu Silicium-FETs die Leistungsdichte und die Effizienz im System zu erhöhen. Der am Fraunhofer aufgebaute Umrichter wurde in 6-phasiger Topologie realisiert. Mit dem passenden Elektromotor ergeben sich daraus einige Vorteile für den elektrischen Antriebsstrang.
Allgemeine Aspekte
Probleme des Wechselrichters
Bisher waren Material-, Struktur- und Prozessoptimierungen die einzige Möglichkeit die Zuverlässigkeit von leistungselektronischen Produkten zu steigern. Um jedoch einen kontinuierlich zuverlässigen Betrieb gewährleisten zu können, eignet sich die Realisierung eines geeigneten Konzepts zur Zustandsüberwachung (Condition Monitoring).
Die wichtigsten Eigenschaften eines Leistungsmoduls für die Formel 1 sind eine höchstmögliche Leistungsdichte und ein geringes Gewicht. Volumen und Gewicht des vorgestellten Wandlers konnten im Vergleich zu früheren Versionen um ca. 50% reduziert werden. Dieser am Fraunhofer IZM gefertigte AC-DC-Wandler zur Energierückgewinnung verwendet eine direkte Substrat-Wasserkühlung, um Gewicht und Volumen zu minimieren und gleichzeitig einen geringen thermischen Widerstand durch einen kurzen thermischen Pfad zu gewährleisten.
Für eine möglichst hohe thermische Leitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Lebensdauer eignet sich das großflächige Silbersintern zwischen metallisierten Keramiksubstraten und einem Transferkühler. Untersuchungen an einfachen Proben, ein Sandwich aus Cu und AlMg3 (siehe Abbildung 1), haben gezeigt, dass sich Ermüdungsrisse sehr viel langsamer ausbreiten als bei Lotverbindungen. Der minimale Rissfortschritt nach 1000 Temperaturwechseln lässt sich im Ultraschallbild in Abbildung 2 an den Ecken gut erkennen. Eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Querschliffs der Ag-Sinterverbindung ist in Abbildung 3 dargestellt.
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM