* Florian Börder... ist Experte für Leistungssteller bei Systemtechnik Leber in Schwaig.Es gibt einige Herausforderungen, denen Anlagenentwickler bei verfahrenstechnischen Anwendungen derzeit gegenüberstehen. Beispiele dafür sind die steigenden Anforderungen an die Prozessgenauigkeit, die punktgenaue Steuerung von Mehrzonenanlagen und neue, modulare Ansätze im Anlagen-Design. Doch einfache Solid-State-Relais von der Stange lassen sich hier nur selten einsetzen. Umgekehrt bieten parametrierbare Thyristor-Leistungssteller häufig zu viele Optionen, die teuer mitbezahlt werden müssen, ohne sie nutzen zu müssen. Ein kostengünstiger Mittelweg ist die Anpassung von Standard-Leistungsstellern an den jeweiligen Anwendungsfall.Eine typische Aufgabe an Leistungssteller ist die Wahrung optimaler Ergebnisse bei der Herstellung bzw. V ...6
* Michael Rost... ist Projektleiter bei der IRSSystementwicklung, Brennberg.Die Spannungen von Traktionsbatterien in Elektrofahrzeugen liegen heute typischerweise im Bereich von 400 bis 800V und können in Zukunft Werte von 1500 V anstreben, da mit höherer Spannung eine höhere Leistung bei geringeren Verlusten erreichbar ist. Die Energien in diesen Speichern sind enorm und können im Fehlerfall erheblichen Schaden anrichten. Sicherheitseinrichtungen in Elektrofahrzeugen gewährleisten, dass die hohen Spannungen und Energien in den Hochvolt-Batterien keine Personen gefährden weder Fahrer, Mitfahrer oder Ersthelfer im Falle der Rettung nach einem Unfall.Selbst im Falle eines Crashs muss sichergestellt sein, dass keine gefährliche Spannung ...10
* Martin Schulz... ist Principal Application Engineer bei Infineon Technologies, Warstein.Das technische Datenblatt eines Produktes gibt keine generellen Hinweise zum Einsatz, sondern ist lediglich eine Sammlung von Produkteigenschaften. Nur die Applikationsschrift gibt konkrete Einsatzempfehlungen zum sicheren und bestimmungsgemäßen Dauerbetrieb. Ein Halbleiter mit 100 A Nennstromangabe im Datenblatt kann auch mit einem geringeren Strombetrag überfordert sein. Das gilt ebenso für die im Datenblatt angegebene Sperrspannung von beispielsweise 600 V. Der Leistungshalbleiter kann bei seinem Betrieb mit einer erheblich geringeren Zwischenkreisspannung als 600 V zerstört werden. Trotzdem sind beide Datenblattangaben korrekt. Warum? Es sind notwendiger Weise die Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen, u ...14
Eine Luftströmung reicht in der Leistungselektronik oft nicht aus, um die anfallende Verlustwärme ausreichend abzuführen. Flüssigkeitskühlung ist wesentlich wirkungsvoller, erfordert allerdings eine aufwendigere Infrastruktur. Als Kühlmedien kommen standardmäßig Wasser-Glykol-Gemische zum Einsatz. Auch Öle werden verwendet, allerdings kommen ihre für die Wärmeübertragung entscheidenden Stoffwerte nicht an die hervorragenden Werte von Wasser heran. Entscheidend für eine optimale Wärmeübertragung ist in jedem Fall, die Kühlkörperstruktur im Strömungskanal unter den gegebenen Druckverhältnissen für das jeweilige Fluid zu optimieren.Die neue Messtechnik am ZFW Stuttgart bietet die Möglichkeit, die Flüssigkeitskühlung einer Leistungselektronik präzise zu charakterisieren. Dazu werden der Massenstrom, die Druckverhältnisse und die Temperaturen der ...18
* Dr. Lucia Cabo und Fernando Rodriguez... arbeiten in der Film Technology Group derTDK Electronics.Konventionelle Kondensatoren limitieren die Vorteile von Widebandgap-Halbleitern etwa aufgrund des hohen ESR und ihres Temperaturverhaltens. Die hier vorgestellten Kondensatoren nutzen deshalb u.a. ein neu entwickeltes Dielektrikum.Leistungshalbleiter mit großer Bandlücke, wie SiC und GaN, bieten für getakteten Applika tion in leistungselektronischen Systemen, beispielsweise Stromversorgungen und Umrichtern, den großen Vorteil, dass sie mit Schaltfrequenzen im dreistelligen kHz-Bereich betrieben werden können. Gleichzeitig weisen sie steile Schaltflanken auf, wodurch eine höhere Energieeffizienz erzielt wird. Wegen der hohen Schaltfrequenzen werden zunehmend Folien-Kondensatoren als Zwischenkreis-Kondensatoren eingesetzt. Um die Leitungslängen ...22
* Phil Ebbert... ist VP of Engineering bei Riedon.Krunal Maniar... ist Business Development Managerbei Texas Instruments.In der elektrischen Antriebstechnik, unterbrechungsfreien Stromversorgung, im Photovoltaik-Wechselrichter, in Batteriesystemen und nicht zuletzt in den Invertern von Elektrofahrzeugen wird um jedes Zehntel Effizienzverbesserung gekämpft. In solchen Hochleistungsanwendungen sind zur Regelung des Energie-Budgets präzise Strommessungen bei hohen Gleichtaktspannungen erforderlich. Shunt-Widerstände sind für eine solche Strommessung in Anwendungen mit hohen Stromstärken die gängige Wahl. Insbesondere in den Fahrzeugen der Elektromobilität steigt aus den genannten Gründen der Effizienzverbesserung der Bedarf an kompakten Shunt-Widerständen zur Unterstützung hoher Stromstärken.Solche Hochleistungssysteme sind rauen Umgebungsbedingungen wie Vibration, S ...24
* Moris Krings... ist Projektleiter Business Unit Trabtech bei Phoenix Contact, Blomberg.Kommt es in einer elektrischen Anlage zu einem Schaden, lassen gegenseitige Schuldzuweisungen nicht lange auf sich warten. Liegt der Fehler in der Planung? Oder in der Ausführung? Oder liegt die Schuld beim Betreiber selbst?Sobald es um größere Schäden und höhere Kosten geht, ist eine Einigung schwierig und der Fall landet nicht selten vor Gericht. Aufwand und Kosten schießen dabei schnell in die Höhe. Gut ist, wenn sich das Haftungsrisiko vermeiden lässt. Jeder Planer, Installateur und Betreiber soll sich gut über die richtige Auswahl und Installation von ...28
Das mit 5,58 Mio. ¬ BMBF-geförderte Forschungsprojekt H3Top (Laufzeit Februar 2016 bis Januar 2019) war ein gemeinsames Forschungsprojekt von Robert Bosch, Infineon, Daimler, FTCAP sowie der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen. Das wichtige Vorhaben setzte auf neuartige Wechselrichter, um die Leistungsfähigkeit und Reichweite von batterieelektrischen Fahrzeugen zu steigern. Hierzu sollten 3-Level-Umrichter in Fahrzeugen mit hoher Betriebsspannung von 800 V statt der regulären 400 V eingesetzt werden, um dadurch die Strombelastung von Leistungselektronik und E-Maschine zu reduzieren, mit dem Ziel, die internen Leistungsverluste um 20% zu senken. Zu den Projektzielen gehörte weiterhin die Realisierung neuer Schaltungen mit bereits zertifizierten Halbleiterbausteinen, um ...31
* Giovanni Rodio... ist Produktmanager der Fortec Power Gruppe.Zunehmend treten Anforderungen aus der funktionalen Sicherheit (FuSi) beim Design und Einsatz der PSU (Power Supply Unit) in den Vordergrund. Ein zen traler Punkt aus der Gefährdungs- und Risikoanalyse ist die Sicherstellung einer stabilen Versorgungsspannung und der effiziente Schutz gegen Überspannungen am Ausgang der PSU. Diese Forderungen bezüglich Überspannungsschutzes haben ihre Wurzel in der Vermeidung sogenannter Common Cause Failures wie sie z.B. in der ISO EN13849-1 definiert sind. Die Versorgung eines sicherheitskritischen Systems mit Überspannung kann zu vielen, nicht vorhersagbaren Defekten und Funktionsverlusten in dem betrachteten System führen und damit ...32
* Dirk Müller... ist Geschäftsführer bei FlowCADin Feldkirchen.Weiterhin ungebrochen ist der Trend zur Miniaturisierung und führt weiter zu kleineren Formfaktoren mit größerer Leistungsdichte. Der Wandel digitaler Schaltungsteile von einst 5 V Versorgungsspannung auf heute zirka 1 V erfordert viele neue Maßnahmen beim Design von Leiterplatten. In den Datenblättern der Bauteilhersteller ist zu sehen, dass die absoluten Toleranzen in der Versorgungsspannung auch um etwa 80% gesunken sind. Das bedeutet, dass die Qualität einer aktuellen Strom- und Spannungsversorgung auf Leiterplatten um ein Vielfaches besser sein muss als zu Beginn der Digitaltechnik.Die elektrische Leistung der Elektronikbaugruppen als Produkt aus Spannung ...36
* Dr. Jürgen Heydecke... ist Technical Director bei Jauch Battery Solutions.Die uns bekannten Batteriezellen sind üblicherweise genormt und haben einheitliche Maße. Lithium-Polymer-Batterien dagegen sind in Bauform, Größe und Kapazität variabel, sodass sie sich in nahezu jedes Gehäuse integrieren lassen. Doch es gibt Herausforderung der Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Technologie bezüglich ihres Einsatzes.Lithium ist ein Alkalimetall und steht im Periodensystem der Elemente an erster Stelle. Lithium weist eine höhere Energiedichte und Spannung auf als früher für Batterien verwendete Materialien. Die Anwendung kann länger bzw. mit mehr Leistung betrieben werden. Auch die hohe Anzahl der Lade- und Entladezyklen sowie die lange ...40