MuSiC: SiC Dual Inverter für Industrieantriebe, Hochschule für Technik und Umwelt FHNW

Technologien

• SiC MOSFETs

• Dual Inverter

• Multilevel Converter

• Active Front End

• elektrische Antriebssysteme

Ausgangslage

Elektrische Antriebssysteme verursachen weltweit einen erheblichen Anteil des Stromverbrauchs. Dual-Inverter-Topologien ermöglichen mehrere Spannungsstufen an den Motorwicklungen und reduzieren dadurch harmonische Ströme sowie die damit verbundenen Motorverluste. In Kombination mit modernen SiC-Leistungshalbleitern können zusätzlich die Verluste in der Leistungselektronik reduziert werden. Das Projekt MuSiC untersucht das Potenzial dieser Kombination für zukünftige energieeffiziente Industrieantriebe.

Ziele

Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Untersuchung eines SiC-basierten Dual-Inverters für industrielle Antriebssysteme. Dabei werden verschiedene Topologien, Modulationsverfahren und Systemkonfigurationen hinsichtlich des Wirkungsgrads, Stromqualität, EMV und Motorverlusten bewertet. Zusätzlich wird ein Prüfstand aufgebaut, der Untersuchungen bis in den Bereich von rund 100 kVA ermöglicht.

Ergebnisse

Ein erster Dual-Inverter-Demonstrator konnte erfolgreich in Betrieb genommen und der Multilevel-Betrieb nachgewiesen werden. Aktuell wird ein neuer Prüfstand aufgebaut; die Spezifikation wurde abgeschlossen und die Realisierung extern vergeben. Parallel dazu wurden neue SiC-Schaltzellen auf Basis von diskreten 1200-V-SiC-MOSFETs im QDPAK-Packageentwickelt und erfolgreich getestet. Derzeit wird ein kompakter dreiphasiger 11-kW-Wechselrichter entwickelt, der als Active Front End, Haupt-Inverter oder Auxiliary-Inverter eingesetzt werden kann.