Verbundvorhaben: GaN-HighPower – Kosten- und gewichtseffiziente PV- und Batterie-Wechselrichter großer Leistung für internationale Märkte der Zukunft durch Gallium-Nitrid (GaN) Halbleiter; Teilvorhaben: Gekoppelte Wickelgüter auf Basis von niederpermeablen Bandkernen: Möglichkeiten, Grenzen, Benchmark
Zeitraum
2021-05-01 – 2025-04-30
Bewilligte Summe
319.104,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE1111F
Leistungsplansystematik
Systemtechnik Netzkopplung [EB1051]
Verbundvorhaben
01231723/1 – GaN-HighPower – Kosten- und gewichtseffiziente PV- und Batterie-Wechselrichter großer Leistung für internationale Märkte der Zukunft durch Gallium-Nitrid (GaN) Halbleiter
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE1)
Förderprogramm
Energie
Energie-, volumen-, gewichts- und kosteneffiziente Konverter im Netzparallelbetrieb zeigen neben den Halbleitern besondere Herausforderungen hinsichtlich optimierter, magnetischer Komponenten. Es sollen hoch performante, eisenbasierte, nanokristalline und niederpermeable Bandmaterialien für den Einsatz als Filterdrossel analysiert, getestet und validiert werden. Es wird ein Benchmark avisiert bei 35/48kHz sowie 140kHz Arbeitsfrequenz. Dabei werden bekannte, kostengünstige Lösungen auf Ferrit bzw. Pulververbundwerkstoff verglichen mit Drosseln auf Basis des niederpermeablen Bandmaterials, wobei eine Kostenreduktion nur mit einer signifikanten Reduktion des Volumens/Gewichts erreicht werden kann. Aufgrund der hohen Leistung werden zur Stromaufteilung für jede Netzphase zwei Inverterzweige vorgesehen. Eine magnetische Verkopplung der Drosselkerne ist hier möglich und bietet die Möglichkeit das Drosselvolumen insgesamt zu verkleinern. In den Benchmark aufgenommen werden magnetisch gekoppelte Drosseln a) auf Basis der genannten niederpermeablen Bandmaterialien sowie b) auf Basis von Materialkombinationen für Streu- und Hauptflusspfade, um ein Kostenoptimum gemeinsam mit den Partnern zu finden. Bei den Optimierungen werden ferner eine automatisiert fertigbare Aufbau- und Verbindungstechnik in enger Kooperation mit den Partnern berücksichtigt. Die diversen Drosseln werden für den Demonstrator zur Verfügung gestellt. Ziel dieses Teilvorhabens sind ferner validierte Gewichts-, Volumen-, und Effizienzmodelle der magnetischen Komponente. Ein Nebeneffekt bei Nutzung der Bandmaterialien besteht in der Eigenschaft dissipative Wirbelströme bei Frequenzen größer 200kHz auszubilden. Ziel des Projektes ist es diesen Effekt zu quantifizieren und zu schlussfolgern, wie stark das HF-EMV-Filter reduziert werden kann.