Leichtere und kleinere Wechselrichter durch neues Material

Foto: Fraunhofer IEE | Beushausen
Bei dem in einem Forschungsprojekt entwickelte 30-kVA-Wechselrichter konnte das Gewicht von 2,3 kg/kW auf 0,93 kg/kW reduziert werden. In dem vom BMWi und BMBF geförderten Verbundforschungsprojekt haben die Kaco new energy GmbH, das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE, die Infineon Technologies AG und die Sumida Components & Modules GmbH…

Aufgrund der physikalischen Eigenschaften von Silizium-Karbid-Leistungshalbleitern (SiC) können sehr schnelle und verlustarme unipolare Bauelementkonzepte wie MOSFET oder Schottkydioden nach Aussage der Entwickler auch für hohe Sperrspannungen wie in Photovoltaik-Wechselrichtern sinnvoll realisiert werden. Durch diese Eigenschaften sei es möglich, Wechselrichterschaltungen mit erheblich höheren Taktfrequenzen einzusetzen und gleichzeitig die Verluste zu senken. Im Fall von Photovoltaik-Wechselrichtern lasse sich so eine deutlich höhere Leistungsdichte umsetzen, da nun die gewichts- und kostenbestimmenden magnetische Elemente deutlich kleiner ausgeführt werden können. Auch beim Kühlkörper als weiteres volumentreibendes Element sind Einsparungen möglich.

Zusammen mit Partnern aus der Industrie hat das Fraunhofer IEE in Kassel in dem vom BMWi und BMBF geförderten Forschungsprojekt PV-LEO einen Demonstrator eines PV-Wechselrichters mit 30 kVA Leistung entwickelt, der die Vorteile von SiC-Halbleitern in der Anwendung aufzeigt. Bei herkömmlichen Wechselrichtersystemen, die mit typischen Taktfrequenzen von 17 kHz arbeiten, haben die Drosselkomponenten und die Kühlung nach Aussage des IEE einen Anteil am Gesamtgewicht des Systems von bis zu 50 Prozent.

Durch die Erhöhung der Taktfrequenz auf 50 kHz sei das Gewicht der Drosselkomponenten in etwa halbiert werden können. Aufgrund der kleineren Bauform der Drosseln müssten beim Aufbau allerdings zusätzliche Maßnahmen zur Entwärmung getroffen werden, um Hotspots innerhalb der Bauteile zu vermeiden.

14.3.2019 | Quelle: Fraunofer IEE  | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

Schließen