Schlussbericht LHUVkraft - Verbundprojekt: Leistungshalbleiter- und Umrichter-Innovationen zur verlustoptimierten und leistungsstarken Energieerzeugung mit Windkraft, Teilvorhaben: Leistungshalbleiterinnovationen

Abstract

Der Trend zu höheren Leistungen ist bei Windkraftanlagen ungebrochen. Nur so lassen sich die Ausbauziele und die notwendige Senkung der Stromerzeugungskosten aus erneuerbaren Energiequellen "onshore" an Standorten mit begrenzter Verfügbarkeit erreichen. Hier setzt das Projekt LHUVkraft an. Mit neuartigen Siliziumkarbid-Leistungstransistoren wurde untersucht, wie die Schaltfrequenz des Umrichters deutlich erhöht werden kann. Dies wiederum ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Masse und des Volumens der stromführenden Bauteile wie Netzdrosseln - dem platzmäßig dominierenden Bauteil im Stromrichter - sowie Motordrosseln, Stromschienen und Schaltgeräte. Das Projekt hat die Erforschung, Umsetzung und Validierung von Innovationen von der Halbleiter- bis zur Umrichterprüfung auf Windturbinenebene erfolgreich demonstriert. Im Teilprojekt von Infineon wurde ein geeignetes Modul mit Siliziumkarbid-Leistungstransistoren erforscht, dass die extrem hohen Anforderungen an die Lastwechselstabilität und Robustheit unter aggressiven, für Windturbinen typischen Lastbedingungen erfüllt. Zu diesem Zweck wurden verschiedene risikoreiche Lösungen auf Chip- und Modulebene entworfen, realisiert und getestet. In Zusammenarbeit mit den Partnern wurde die Leistung der Muster optimiert und in verschiedenen Projektdemonstratoren nachgewiesen.