Infineon Erweitert Hochspannungs-SiC-Leistungsmodule

Hochspannungs-Energiesysteme für erneuerbare Anwendungen setzen zunehmend auf 1500-V-DC-Link-Architekturen, um die Leistungsdichte zu erhöhen, Stromstärken zu reduzieren und großskalige Stromwandlungssysteme zu vereinfachen. Gleichzeitig werden Siliziumkarbid-Halbleiter verstärkt eingesetzt, um Schaltverluste zu verringern und höhere Schaltfrequenzen in Anwendungen wie Windkraft, Photovoltaik und Batteriespeichersystemen zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang hat Infineon Technologies AG ihr XHP-2-Leistungsmodulportfolio um neue CoolSiC-MOSFET-2300-V-Varianten für Hochspannungs-Energiesysteme erweitert.

Die neuen Module sind für große Stromrichter mit DC-Link-Spannungen von bis zu 1500 V ausgelegt und mit Einschaltwiderständen von 1 mOhm bis 2 mOhm sowie Isolationsspannungen von 4 kV und 6 kV verfügbar.

Höhere Schaltfrequenzen bei geringeren Verlusten
Die XHP-2-CoolSiC-MOSFET-Module nutzen Siliziumkarbid-Technologie, um sowohl Schalt- als auch Leitungsverluste im Vergleich zu konventionellen siliziumbasierten Leistungshalbleitern zu reduzieren. Geringere Schaltverluste ermöglichen einen Betrieb von Wechselrichtern mit höheren Frequenzen, wodurch harmonische Verzerrungen reduziert und die Größe passiver Komponenten wie Filter und magnetischer Bauelemente verringert werden kann.

Der Betrieb mit höheren Frequenzen trägt außerdem zu einer höheren Leistungsdichte in kompakten erneuerbaren Energiesystemen und industriellen Leistungselektronikplattformen bei. Die Module sind für Anwendungen wie Photovoltaik-Wechselrichter, Windkraft-Stromrichter und Batteriespeichersysteme ausgelegt, bei denen Wirkungsgrad und Wärmemanagement direkten Einfluss auf die Systemleistung und Betriebskosten haben.

XHP-2-Gehäuseplattform für skalierbare Stromrichterdesigns
Die Module basieren auf Infineons XHP-2-Gehäuseplattform, die ein symmetrisches Schaltverhalten bietet, um die Parallelschaltung in Hochleistungs-Stromrichterarchitekturen zu vereinfachen. Symmetrische Schalteigenschaften sind in Multi-Modul-Systemen wichtig, da sie eine gleichmäßige Stromverteilung zwischen parallel geschalteten Halbleiterbauelementen unterstützen.

Die Plattform ermöglicht Entwicklern zudem, Wirkungsgrad- und Leistungsparameter an die jeweiligen Anwendungsanforderungen anzupassen. Alle Varianten integrieren Infineons .XT-Verbindungstechnologie, die die Temperaturwechselbeständigkeit und die Betriebslebensdauer in anspruchsvollen Stromwandlungsumgebungen verbessern soll.

Einige Modulversionen werden mit voraufgetragenem Wärmeleitmaterial geliefert, um Montageprozesse zu vereinfachen und eine gleichmäßige Wärmeübertragung zwischen Halbleitermodul und Kühlsystem zu unterstützen.

Testergebnisse aus erneuerbaren Energiesystemen
Infineon veröffentlichte außerdem Systemtestergebnisse aus Anwendungen im Bereich erneuerbare Energien unter Einsatz der neuen Module. In einem Demonstrationssystem für Windkraft erreichte das Unternehmen eine Leistungsdichte von 300 kW/L. In Tests von Batteriespeichersystemen lagen die Halbleiterverluste unter 0,7 Prozent der Ausgangsleistung.

Diese Ergebnisse zeigen, wie Hochspannungs-Siliziumkarbidmodule eingesetzt werden, um die Effizienz von Stromrichtern zu erhöhen und gleichzeitig die Systemgröße in der nächsten Generation erneuerbarer Energieinfrastrukturen und digitaler Stromwandlungssysteme zu reduzieren.

Bearbeitet von Aishwarya Mambet, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

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