Antriebstechnik

Zehn kV-IGCT-Leistungshalbleiter als neuer Meilenstein im Bereich der Hochleistungshalbleiter

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Die Kosten im Griff

Die neue Technologieentwicklung des IGCT-Schalters sowie der Diode haben hohes Potential. Heutzutage basiert bereits ein Grossteil der elektrischen Motorantriebe für Mittelspannungsanwendungen auf dem IGCT als Schaltelement. Diese sogenannten spannungsgeführten drehzahlgeregelten Antriebe treiben Motoren für Pumpen, Gebläse, Förderbänder, Pressen und Kompressoren in verschiedensten Industrieanwendungen an. Diese elektrischen Mittelspannungsantriebe regeln zuverlässig Drehzahl und Drehmoment von Induktionsmotoren mit Leistungen von typischerweise 300 kW bis fünf MW und liefern Spannungen von 2,3; 3,3; 4,0 und 4,16 kV. Mit der Entwicklung des neuen 10 kV-IGCT kann man die Leistungsklasse dieser Antriebe relativ einfach auf 12 MW verdoppeln und Motoren mit 7,2 kV-Eingangsspannung antreiben. Der zehn kV-IGCT macht auch die Serienschaltung von Leistungshalbleitern geringer Spannungsklasse überflüssig. Das Ersetzen von seriell geschalteten Halbleitern mit dem 10kV-Bauteil führt zu einer Reduktion an benötigen Komponenten im Umrichter, resultierend in effizienteren und zuverlässigeren Systemen im Vergleich zu heutigen Designs. Nach den Abschätzungen der ABB-Forscher kann die Anzahl der benötigten Komponenten im Umrichter um bis zu 70 Prozent reduziert werden, was eine signifikante Auswirkung auf Kompaktheit und letztendlich Systemkosten haben wird.

Mit dem exzellenten Spannungssperrverhalten von größer zehn kV, und dem signifikant erhöhtem Arbeitsbereich (SOA), ist die zehn kV-IGCT-Technologieentwicklung ein wichtiger Meilenstein im Bereich zukünftiger Hochleistungs-Leistungshalbleiter. Zusammen mit der Technologieentwicklung der Hochspannungsfreilaufdiode mit ihrem „sanften“ Schaltverhalten, werden zukünftige Frequenzumrichter und Mittelspannungsantriebe von diesem Siliziumbauteil profitieren können. Die Vorstellung des zehn kV-IGCT als Produkt basierend auf diesem Technologieentwicklungsprojekt ist für das Jahr 2011 geplant.

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