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Nr 44 2021 www markttechnik de Power Devices 37 Anzeige In der Topologie aus Bild 5 dienen zwei SiC-MOSFETs und zwei Kondensatoren zum Aufteilen der Spannung im Gleichspannungskreis Der LC-Filter am Ausgang befindet sich zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren und dem Mittelpunkt des Schaltzweigs Beide Schalter werden in der Regel per SPWM Sinusoidal Pulse Width Modulation angesteuert wobei die Schaltfrequenz zur Vermeidung hoher Schaltverluste unter 150 kHz gehalten wird obwohl die SiC-MOSFETs grundsätzlich für höhere Frequenzen geeignet wären Weiter vermindern lassen sich die Schaltverluste durch sanftes Schalten – wenn auch auf Kosten eines größeren Bauteileaufwands der die Kosten und die Abmessungen des Wandlers in die Höhe treibt Bild 6 zeigt ein Beispiel für eine solche Implementierung Es handelt sich um einen Halbbrücken-Wechselrichter mit 2 kW Leistung der aus 400 V Gleichspannung gespeist wird und eine Ausgangsspannung von 120 Vrms erzeugt Die beiden SiC-MOSFETs sind vom Typ STGW90N65G2V im HiP247-Gehäuse und Bild 6 Mit SiC-FETs bestücktes Evaluation Board für einen Halbbrücken-Wechselrichter mit 2 kW Leistung Bild 7 Messung der Gehäusetemperatur bei unterschiedlichen Treiberspannungen von +20 V –4 Vlinks und +18 V 0 Vrechts werden von zwei Hochspannungs-Halbbrücken-Gate-Treibern angesteuert die für Quellenund Senkenströme bis zu 4 Aausgelegt sind Der hierfür ausgewählte Gate-Treiber L6491D gibt eine Treiberspannung von +18 V 0 Van die Gates der beiden SiC-MOS-FETs ab Das Filter besteht aus einer Induktivität mit 250 µH und einem Kunststoff-Folienkondensator mit 470 nF In Tabelle 3 sind die Ergebnisse der Tests des Wechselrichters bei Schaltfrequenzen von 35 kHz 70 kHz und 140 kHz zusammengefasst einschließlich der Verluste im Ausgangsfilter in der Stromversorgung und in der Verkabelung Die Verluste in den SiC-MOSFETs wurden basierend auf der Annahme berechnet dass der Wechselrichter mit einer Leistung von 2 kW und an einer Last mit dem Leistungsfaktor 0 85 betrieben wird In Bild 4 sind die MOSFET-Verluste für drei verschiedene Schaltfrequenzen Tabelle 4 Berechnung der Verluste im Halbbrücken-Wechselrichter FSW [kHz] Pcond FET [W] Jeder Schalter Psw FET [W] Jeder Schalter Pdiode cond+trr [W] Jeder Schalter Ptot [W] Jeder Schalter Effizienz Halbbrücke [%] 35 kHz 4 25 2 1 3 31 19 32 99 03 % 70 kHz 4 25 4 19 3 52 23 92 98 8 % 140 kHz 4 25 8 38 3 94 33 13 98 3 %