Mit diskreten SiC-Transistoren
200-kW-Umrichter erreicht 99,3 Prozent Effizienz
Nur drei parallele, kostengünstige, diskrete SiC-Kaskoden mit je 35 mΩ pro Schaltelement reichen aus, damit der 200 kW starke Evaluierungswechselrichter CleanWave200 von Pre-Switch bei einer Schaltfrequenz von 100 kHz einen Wirkungsgrad von 99,3 Prozent erreicht.
Performance-Daten, die zeigen, dass der raumvektormodulierte Frequenzumrichter CleanWave200 einen Wirkungsgrad von 99,3 Prozent bei einer Schaltfrequenz von 100 kHz übersteigt, hat nun Pre-Switch veröffentlicht. Gerade einmal 30 cm × 15 cm × 6,5 cm groß ist das 200-kW-System, das nur jeweils drei diskrete, kostengünstige 35-mΩ-SiC-Kaskoden pro Schaltelement bzw. sechs pro Phase verwendet. Das Evaluierungssystem, das Referenzdesign und die Designdateien sind über Pre-Switch erhältlich.
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200-kW-Umrichter erreicht 99,3 Prozent Effizienz
Mit dem KI-basierten Pre-Switch-AI-Controller können Anwender von hart schaltenden Implementierungen mit ihren Schaltverlusten zu weich schaltenden Designs mit einer zehnfach höheren Schaltfrequenz migrieren, die eine nahezu reine Sinuswelle am Ausgang erzeugen und deren Schaltverluste quasi verschwinden.
Der Pre-Switch-Controller analysiert mehrere Eingangssignale auf Basis jedes einzelnen Schaltzyklus und korrigiert in Echtzeit die kleinen, zwangsresonanten Transistoren. Dadurch schaltet der Frequenzumrichter nach Aussage des Unternehmens ganz weich in rauen, sich verändernden Betriebsbedingungen. Der Algorithmus berücksichtigt und optimiert Schwankungen der Systemtemperatur, Bauteilverschleiß, wechselnde Eingangsspannungen und abrupte Stromschwankungen.
Die veröffentlichten Daten zeigen die Systemeffizienz für eine Schaltfrequenz von 50 kHz bis 100 kHz über verschiedene Eingangsspannungen, Ausgangsleistungen und Ausgangsströme. So können Systementwickler die Pre-Switch-Ergebnisse mit ihren eigenen Anforderungen vergleichen.
Bruce Renouard, CEO von Pre-Switch, erklärt hierzu: »Die Schaltverluste mit unserer Pre-Switch-Technologie sind de facto null. Dadurch verbessert sich bei einem Elektroauto mit Pre-Switch der Wirkungsgrad des Frequenzumrichters deutlich, da ein reiner Sinusausgang erzeugt wird, der die Motoreffizienz vor allem bei niedrigen Drehzahlen. Dadurch steigt die Reichweite des Fahrzeugs bei gegebener Batterie um bis zu 12 Prozent.«
»Wir liefern die Evaluierungssysteme CleanWave200 an ausgewählte Kunden in aller Welt aus«, so Renouard weiter. »Kunden könnten die Pre-Switch-Technologie mit noch besseren Schaltern ausrüsten und dadurch zusätzliche Performance erwarten. Es gibt jedoch keinen anderen Ansatz, der auch nur annähernd einen Wirkungsgrad von 99,3 Prozent bei 100 kHz mit so wenigen, preiswerten SiC-Schaltern erreicht.«
