SiC-Schalter im Matrixumrichter

• Antragsteller: Dr.-Ing. Bertram Frei, seit 10/2007; Professor Dr.-Ing. Josef Lutz
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 21296944

Der Matrixumrichter besitzt wegen fehlender Energiespeicherkomponenten wie z.B. Elektrolytkondensatoren und Drosseln ein hohes Leistungsdichtepotential. Neben der Leistungsdichtesteigerung fordert der Anwender, moderne, kompakte Umrichter direkt am Einsatzort (z.B. im Lagerschild einer elektrischen Maschine, im Motorraum eines Fahrzeugs usw.) zu integrieren. Die Umrichter müssen dann zwangsläufig die dort auftretenden hohen Temperaturen beherrschen. Da der Matrixumrichter im wesentlichen auf seine Halbleiterschalter reduziert werden kann, wird gerade diesem Umrichtertyp eine hohe Bedeutung beigemessen, den Forderungen des zukünftigen Marktes gerecht zu werden. In jüngster Zeit werden immer häufiger die Vorteile des neuen Halbleitermaterials SiC gegenüber der etablierten Si-Technik deutlich: Keine Rückströme der Speicherladungsfreien Schottky-Dioden, kein Tailstrom bei z.B. unipolaren JFETs, geringe Leitspannungsabfälle bei hohen Sperrspannungen sowie sehr steile Spannungs- und Stromflanken bei Schaltvorgängen. Das Vorhaben möchte das sich somit ergebende qualitative und quantitative Verbesserungspotential des Matrixumrichters durch Einsatz von SiC-Halbleiterbauelementen untersuchen. Dabei soll ein Vergleich verschiedener Halbleiterkombinationen (z.B. auch Si-IGBT mit SiC-Schottky-Freilaufdiode) unter den auftretenden Beanspruchungen der komplexen Kommutierungsabläufe im Matrixumrichter erfolgen. Aussagen zu den auftretenden Verluste ermöglichen eine quantitative Einordnung von Si- und SiC-basierten Matrixumrichtern hinsichtlich der Leistungsdichte, der Betriebsführung sowie der damit verbundenen Netz- und Lastanbindung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wilfried Hofmann, bis 9/2007