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Powerstacks mit hoher Energiedichte

Mersen hat in Zusammenarbeit mit AgileSwitch und FTCAP zwei dreiphasige Hochleistungs-SiC- und IGBT-Powerstack-Referenzdesigns entwickelt. Das SiC-Referenzmodell basiert auf SiC-Modulen von Wolfspeed mit einer Energiedichte von 16 kW/l, angetrieben von AgileSwitch PPEM-Serie, und ist für Heavy-Duty-Umrichter in Elektrofahrzeugen mit 150 kVA ausgelegt. Es übertrifft die Vorgaben des US-Energieministeriums für das Jahr 2020.

Der Antrieb des IGBT-Referenzmodells erfolgt durch ein IGBT5 mit .XT-Technologie von Infineon. Hierzu dienen 62EM1-Gate-Treiber mit hoher Schaltfähigkeit und hochentwickelter Fehlerüberwachung von AgileSwitch. Dieser Powerstack erreicht 25 kW/l. Zielanwendungen sind elektrische Energiespeicher.

Für beide Entwürfe wurde ein kundenspezifischer DC-Kondensatorsatz (700 V/3500 µF für IGBT und 1000 V/760 µF für SiC) von FTCAP entwickelt, um die Baugröße zu minimieren und den Wärmeübergang zum darunterliegenden Kühlelement zu optimieren. Mersen entwickelte AC- und DC-laminierte Stromschienen für hohe Temperatur und niedrige Induktivität. Sie minimieren Skineffekte durch den induzierten Oberwellenstrom. Vakuumgelötete Mersen-Hochleistungskühlplatten aus Aluminium können bis zu 10 kW Leistungsverluste der IGBTs und bis zu 3 kW der SiC-Module abführen, sodass die Sperrschichttemperatur 130 °C nicht überschreitet. Der Wirkungsgrad liegt in beiden Fällen bei über 98 %.

- von skr
 
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