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ARchitectured Ceramic for HIgh Voltage power Electronics

Description: Das Projekt "ARchitectured Ceramic for HIgh Voltage power Electronics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten, Labor für Elektronikintegration durchgeführt. ARCHIVE zielt darauf ab, eine bahnbrechende Aufbau- und Verbindungstechnologie für 20-kV Leistungshalbleitermodule zu demonstrieren. Derartige Module werden den Aufbau von Umrichtern für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) erheblich vereinfachen, da zum Erreichen der Hochspannung weniger Module in Reihe geschaltet werden. Dadurch sinken die Investitions- und Betriebskosten für HGÜ-Anlagen, was für eine weitere Verbreitung und damit eine bessere Integration von erneuerbaren Energien in die Versorgungsnetze förderlich ist. Das Projekt befasst sich sowohl mit der elektrischen Isolierung als auch mit dem Wärmemanagement. Bei der gegenwärtig verwendeten Technologie werden beiden Aspekte durch dasselbe Element definiert: das Keramiksubstrat. Dies führt zu einem Kompromiss zwischen thermischer Leistung und Spannungsfestigkeit. Wir schätzen, dass dieser Kompromiss zwischen 10 und 20 kV inakzeptabel wird, da zur Aufrechterhaltung der Spannung dickere Keramiksubstrate erforderlich sind, was die Wärmeabfuhr behindert. Die in ARCHIVE untersuchten technischen Lösungen basieren auf einem neuartigen, 3-dimensional strukturiertem Keramiksubstrat. Auf der Oberseite werden durch eine geeignete Topografie die lokalen Spitzen des elektrischen Felds eingeschränkt. Auf der Rückseite ist ein Kühler integriert, der mit einem elektrisch isolierendem Kühlmedium betrieben wird. Dadurch wird die Isolation auf die Keramik und die Kühlflüssigkeit verteilt. Dieser Ansatz wird in einem 20-kV Leistungsmodul demonstriert, da entsprechende Halbleiterbauteile in einigen Forschungslabors bereits verfügbar sind. Das Konzept kann jedoch auf viel höhere Spannungen erweitert werden, da zwischen Wärmeabfuhr und elektrischer Isolierung kein Kompromiss mehr besteht.

Types:

SupportProgram

Origin: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Keramik ? Elektronik ? Energiewende ? Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung ? Kühlmittel ? Topographie ? Netzintegration ? Energie ? Angewandte Wissenschaft ? Arbeit ? Elektrisches Feld ?

Region: Bayern

Bounding box: 12.53381° .. 12.53381° x 47.795° .. 47.795°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

Time ranges: 2019-10-01 - 2023-09-30

Status

Quality score

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