Das Projekt "SiCuM: Kompakte und robuste Siliziumcarbid-Leistungselektronik für die urbane Mobilität^Teilvorhaben: Simulation und kompakte Modelle, Teilvorhaben: Robuste und Effiziente Ansteuerung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl Mechatronik.Der öffentliche Nahverkehr ist eine bedeutende Komponente der Mobilität der Bevölkerung. Die Antriebstechnik von Straßenbahnen nutzt Leistungselektronik für die Steuerung der Fahrmotoren. Dabei bestehen hohe Anforderungen an die Kompaktheit. Die Verwendung von wide band gap (WBG) Leistungs-halbleiter, speziell SiC, bietet durch geringe Durchlass- und Schaltverluste und eine potenziell höhere Arbeits-temperatur die größten Perspektiven bezüglich einer Volumens- und Massereduktion. Perspektivisch können für die Traktionsumrichter neue Einbauräume z.B. in der Nähe der Motoren erschlossen werden. Darüber hinaus kann durch die hohen Taktfrequenzen der SiC-Bauelemente der Wirkungsgrad im Antriebsstrang deutlich verbessert werden. Hinzu kommen Reduktionen der durch Pendelmomente und Magnetostriktion angeregten Motorgeräusche, ein Vorteil besonders für den urbanen Verkehr. Dabei ist eine robuste Aufbautechnik der Leistungs-halbleiter aufgrund der hohen Anforderungen bezüglich Lebensdauer, Temperatur- und Lastzyklenfestigkeit sowie klimatischer Bedingungen. Erforderlich und Netzspannungen bis zu 1200 V und Leistungen bis etwa 200 kW beherrscht werden, was eine hochstromgeeignete Aufbautechnik erfordert. (
Das Projekt "Teilvorhaben: Robuste und Effiziente Ansteuerung^Teilvorhaben: Simulation und kompakte Modelle^SiCuM: Kompakte und robuste Siliziumcarbid-Leistungselektronik für die urbane Mobilität, Teilvorhaben: Kompaktumrichter mit optimierten Systemschnittstellen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Siemens AG.Der öffentliche Nahverkehr ist eine bedeutende Komponente der Mobilität der Bevölkerung. Die Antriebstechnik von Straßenbahnen nutzt Leistungselektronik für die Steuerung der Fahrmotoren. Dabei bestehen hohe Anforderungen an die Kompaktheit und Robustheit. Die Verwendung der Wide Band Gap (WBG) Leistungshalbleiter, speziell SiC, bietet durch geringe Durchlass- und Schaltverluste die größten Perspektiven bezüglich einer Volumens- und Massereduktion. Perspektivisch können für die Traktionsumrichter neue Einbauräume z.B. in der Nähe der Motoren erschlossen werden. Die Herausforderung in der Umrichterentwicklung ist die Erforschung eines extrem niederinduktiven Designs und die gemeinsame Optimierung des SiC Halbleitermoduls zusammen mit allen kritischen Schnittstellen und Komponenten des Umrichters. Die messtechnische Beurteilung des Betriebsverhaltens des Umrichters wird wegen seiner Kompaktheit nicht mehr vollständig möglich sein. Der Einsatz leistungsfähiger Simulationstools und Simulationsmodelle für die SiC Halbleiter mit den relevanten Umrichterschnittstellen sind deshalb erforderlich. Eine Reduzierung des Volumens des Umrichteraktivteils einschließlich der Kühlung um 30 % wird angestrebt. Der Erforschung und Weiterentwicklung der Robustheit der Bauelemente wird durch die Einbindung von Umweltprüflaboren und die Erforschung neuer auf die SiC- Technologie angepasster Umwelttests Rechnung getragen.
Das Projekt "SiCuM: Kompakte und robuste Siliziumcarbid-Leistungselektronik für die urbane Mobilität, Teilvorhaben: Simulation und kompakte Modelle" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Adapted Solutions GmbH.Wide-band-gap (WBG) Leistungs-Halbleiter bieten durch geringe Durchlass- und Schaltverluste, die damit verbundene Möglichkeit höherer Taktfrequenzen und eine potenziell höhere Arbeits-Temperatur große Perspektiven bezüglich einer Volumens- und Massereduktion von Systemen mit leistungselektronischen Komponenten. Im Rahmen des Verbund-Projektes SiCuM sollen diese Potentiale am Beispiel von SiC-basierten Leistungshalbleitermodulen sowie eines darauf basierenden Umrichters für den Einsatz in der Traktion für Straßenbahnen untersucht werden. In dieser Anwendung können die Vorzüge von WBG-Halbleitern zur Gewichts- und Volumen-Reduktion der Antriebskomponenten und zu neuen Freiheitsgraden für die Fahrzeugaufbau führen. Weitere positive Effekte können in Bezug auf durch höhere Taktung verringerte Stromoberwellen erreicht werden, wodurch sich Pendelmomente in den Fahrmotoren und damit auch die Geräusch-Emission verringern lassen. Ein rechnergestützter Entwurf ist bei der Entwicklung leistungselektronischer Systeme unabdingbar und seit vielen Jahren Stand der Technik. Mit der Einführung von WBG-Leistungshalbleitern gilt es, vorhandene Methoden und Beschreibungs-Ansätze an die speziellen Eigenschaften der neuen Bauelemente anzupassen und ggf. zu erweitern. Das hier beschriebene Teilvorhaben innerhalb von SiCuM wird sich dieser Aufgabe widmen, wobei ein wichtiges Ziel eine weitestgehende Automatisierung der Entwurfs-Arbeiten ist.
Das Projekt "Teilvorhaben: Kompaktumrichter mit optimierten Systemschnittstellen^Teilvorhaben: Robuste und Effiziente Ansteuerung^SiCuM: Kompakte und robuste Siliziumcarbid-Leistungselektronik für die urbane Mobilität^Teilvorhaben: Simulation und kompakte Modelle, Teilvorhaben: SiC Bauelemente und Module" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Infineon Technologies AG.