IGBTs sind eine der ausgereiftesten L\u00f6sungen, die sich durch breite Energiebandl\u00fccken auszeichnen und mit hohen Geschwindigkeiten schalten k\u00f6nnen, w\u00e4hrend sie gleichzeitig die Verlustleistung reduzieren und Platz sparen.<\/p>\n
Der Wirkungsgrad von IGBT SiC steigt kontinuierlich und die Schaltverluste sind deutlich geringer geworden. Er kann in zahlreichen Anwendungen eingesetzt werden, unter anderem in Traktionswechselrichtern und EV-Ladestationen.<\/p>\n
Von allen f\u00fcr die Stromumwandlung verwendeten Technologien ist der Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT) derzeit besonders ausgereift. Im Vergleich zu Siliziumkarbid (SiC) bietet diese L\u00f6sung mehrere Vorteile wie erh\u00f6hte Zuverl\u00e4ssigkeit und geringere Schaltverluste, hat aber immer noch einige Nachteile hinsichtlich Kosteneffizienz und Schaltdynamik. Um diese Bedenken auszur\u00e4umen, wurden experimentelle Systeme mit einphasigen Si-IGBT-Bauelementen und dreiphasigen SiC-IGBT-Bauelementen verwendet - die Verwendung von SiC-Bauelementen f\u00fchrte zu einem Effizienzgewinn von etwa 4% bei geringeren Schaltverlusten von nahezu Null, was zu Energieeinsparungen in beiden Phasen im Vergleich zu seinem Gegenst\u00fcck f\u00fchrte.<\/p>\n
Die Effizienz von Wide-Bandgap-Transistoren (WBG) steigt rapide an und k\u00f6nnte schon bald die auf Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) basierenden Designs \u00fcberholen. Wide-Bandgap-Transistoren haben sich aufgrund ihrer schnellen Schaltzeiten und ihrer herausragenden Leistung bei h\u00f6heren Temperaturen und Spannungen schnell zu einer festen Gr\u00f6\u00dfe in der Leistungselektronik entwickelt; au\u00dferdem weisen sie niedrigere Gatestr\u00f6me und eine geringere parasit\u00e4re Induktivit\u00e4t als Si-IGBTs auf.<\/p>\n
Um die Effizienz von SiC-IGBTs zu bewerten, haben wir ihre Effizienz mit der von Si-IGBTs verglichen, wenn sie in dreiphasigen Wechselrichter-basierten Systemen mit RL-Lasten eingesetzt werden. Zu diesem Zweck haben wir die Schaltdauer und die Stromwellenformen beider Schaltertypen gemessen und verglichen. Dazu haben wir unser MICsig-Handheld-Multifunktionsoszilloskop und das Hantek-Zangenmessger\u00e4t zur Messung von Spannung und Strom der Ger\u00e4te verwendet.<\/p>\n
Vergleichen Sie zwei Werte f\u00fcr die Ein- und Ausschaltwiderst\u00e4nde des externen Gates (Rg,on und Rg,off), um eine maximale Schaltgeschwindigkeit zu erreichen. Die unter diesen Bedingungen durchgef\u00fchrten Experimente zeigten, dass der Si-IGBT-Wandler bei 30 kHz einen h\u00f6heren Wirkungsgrad hat als die 3-kHz-Version. Die Kosten- und Volumenunterschiede waren geringer als erwartet, da das Volumen des netzseitigen und des umrichterseitigen Induktors vergleichbar war, w\u00e4hrend das Volumen des Kondensators vernachl\u00e4ssigbar war.<\/p>\n
Die Leistung von SiC-IGBT wurde mit drei experimentellen Systemen bewertet: zwei dreiphasige Wechselrichtersysteme und ein Einzelimpulstestsystem (SPT). Das SPT wird verwendet, um das harte Schaltverhalten zwischen den Schaltern zu vergleichen; es besteht aus einem Leistungsmodul und einer RL-Last f\u00fcr genaue Messungen der Schalttransienten und des Wirkungsgrads; die Leistungsverluste wurden dann unter identischen Bedingungen mit einem tragbaren Multifunktionsoszilloskop MICsig und einem Zangenmultimeter UT201 verglichen; Leitungsverluste, Schaltverluste, Gate-Treiber-Verluste und Diodenverluste wurden ber\u00fccksichtigt; Gate-Treiber- und Diodenverluste blieben unber\u00fccksichtigt.<\/p>\n
SiC-IGBTs weisen eine breitere Energiebandl\u00fccke als herk\u00f6mmliche IGBTs auf, wodurch sie bei h\u00f6heren Frequenzen als ihre Gegenst\u00fccke arbeiten k\u00f6nnen und hohen Temperaturen besser standhalten als andere. Infolgedessen sind ihre Gesamtverluste geringer, was Platz in den Schaltkreisen spart und gleichzeitig die Streuinduktivit\u00e4t verringert, die die Strombelastbarkeit eines IGBTs erh\u00f6ht.<\/p>\n
Im Switching Performance Test Center (SPT) wurden IGBT-Schalttransienten unter verschiedenen Lastbedingungen untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die IGBTs im SPT energieeffizienter waren als ihre Gegenst\u00fccke in herk\u00f6mmlichen AGPU-Systemen; au\u00dferdem waren die Abschaltverluste im Vergleich zu den in AGPU-Systemen verwendeten IGBTs deutlich geringer.<\/p>\n
Die Igbt-Technologie (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) hat sich als eine der ausgereifteren Leistungshalbleitertechnologien erwiesen, die zuverl\u00e4ssige Leistung zu angemessenen Kosten und hervorragende Spannungs- und Strommanagementf\u00e4higkeiten bietet. Ihre Einschr\u00e4nkungen in bestimmten Bereichen, wie z. B. begrenzte Schaltgeschwindigkeit und Langzeitbetriebstemperaturen, behindern jedoch ihre breite Anwendung. Um diese H\u00fcrden zu \u00fcberwinden, arbeiten Forscher an neuen Innovationen, die die Schaltgeschwindigkeiten erh\u00f6hen und gleichzeitig h\u00f6here Betriebstemperaturen f\u00fcr IGBTs zulassen.<\/p>\n
Um diese Ziele zu erreichen, wurde eine neue Technologie entwickelt, die mehr als 300 V mit einer hohen Schaltfrequenz erzeugen kann. Die eingesetzten SiC-IGBTs k\u00f6nnen h\u00f6heren Spannungen als herk\u00f6mmliche IGBTs standhalten und gleichzeitig die Leistungsverluste reduzieren, was zu einer verbesserten Leistung und niedrigeren Kosten f\u00fchrt.<\/p>\n
SiC-IGBTs wurden im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen IGBTs sowohl in Einzelimpulstests als auch in dreiphasigen Wechselrichtersystemen getestet, und die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass SiC-IGBTs in beiden Umgebungen einen h\u00f6heren Wirkungsgrad als IGBTs aufweisen. Sie hatten auch k\u00fcrzere Schaltzeiten aufgrund eines geringeren Einschalt-Gate-Widerstands und einer geringeren Streuinduktivit\u00e4t; diese Verringerungen erm\u00f6glichten ein schnelleres Schalten und eine h\u00f6here Energieeffizienz, was zu einem Wirkungsgrad von 86% bei Einzelimpuls-Testanwendungen bzw. 92% bei dreiphasigen Wechselrichtern mit sechs Schaltern f\u00fchrte.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
IGBTs are one of the most sophisticated solutions, boasting wide energy band gaps and being capable of switching at high speeds while simultaneously reducing power losses and saving space. IGBT SiC’s efficiency is continuously growing and its switching losses have become much lower. It can be used in numerous applications including traction inverters and EV… Weiterlesen »Der Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode (IGBT)<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-314","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/314","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=314"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/314\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":315,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/314\/revisions\/315"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=314"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=314"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=314"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}