Erforschung und Demonstration eines ultrakompakten, filterlosen Vollumrichters für Hochleistungs-Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Leistungshalbleiterinnovationen

Description: Die Leistung von Windenergieanlagen ist in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich gewachsen. Dieser Trend wird sich auch in Zukunft fortsetzen. Um Kabelquerschnitte und Kabelverluste im Turm klein halten zu können, wird in modernen Windenergieanlagen der Transformator in der Gondel platziert. Damit muss auch der Stromrichter in der Gondel realisiert werden. Dies stellt hohe Anforderungen an die Kompaktheit des Stromrichters, vor allem wenn sich dessen Leistung beim Übergang von doppelt gespeisten Asynchrongeneratoren mit Teilumrichter auf Synchrongeneratoren mit Vollumrichter verdreifacht. Hier setzt das Vorhaben VollWind an. Kerngedanke ist es, durch Elimination der Filterdrosseln die Leistungsdichte des Stromrichters erheblich zu steigern. Dieser disruptive Ansatz stellt nicht nur hohe Anforderungen an den Stromrichter selber, sondern auch an den Generator und den Transformator. Gleichzeitig muss auch die Leistungsdichte des eigentlichen Stromrichterkerns deutlich erhöht werden, was neuartige Leistungshalbleitermodule erfordert. Die VollWind-Partner decken die komplette Kette vom Leistungshalbleiter, seiner Ansteuerung, den Stromrichtertopologien, ihrer Steuerung und Regelung bis hin zur Entwicklung vollständiger Stromrichter und deren Erprobung mit ertüchtigten Generatoren und neuartigen Transformatoren in der Zielapplikation ab. Im Teilvorhaben von Infineon erfolgt die Erforschung neuartiger Leistungshalbleitermodule. Die erforderliche Leistungssteigerung wird erreicht, in dem ein Modul gezielt auf die Anforderungen der Generatorseite - hohe Leistung im generatorischen Betrieb, niedrige Schaltfrequenz - und ein zweites gezielt auf die der Netzseite - hohe Leistung im Wechselrichterbetrieb, hohe Schaltfrequenz - optimiert wird. Durch die Kombination von Si- und SiC-Chiptechnologien in Kombination mit einer innovativen offen Kühlung wird ein optimales Verhältnis aus Leistung und Kosten angestrebt.

SupportProgram

Tags: Windkraftanlage ? Kühlung ?

Region: Bavaria

Bounding boxes: 11.5° .. 11.5° x 49° .. 49°

License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Infineon (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2025-06-01 - 2028-05-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub-project: Power semiconductor innovations
  Description: The output of wind turbines has grown continuously in recent decades. This trend will continue in the future. In order to keep cable cross-sections and cable losses in the tower to a minimum, the transformer in modern wind turbines is located in the nacelle. This means that the power converter must also be installed in the nacelle. This places high demands on the compactness of the power converter, especially when its output triples during the transition from double-fed asynchronous generators with partial converters to synchronous generators with full converters. This is where the VollWind project comes in. The core idea is to significantly increase the power density of the converter by eliminating the filter chokes. This disruptive approach not only places high demands on the converter itself, but also on the generator and the transformer. At the same time, the power density of the actual power converter core must also be significantly increased, which requires new types of power semiconductor modules. The VollWind partners cover the entire chain from the power semiconductor, its control, the power converter topologies, their control and regulation through to the development of complete power converters and their testing with upgraded generators and new types of transformers in the target application. In Infineon's sub-project, research is being conducted into new types of power semiconductor modules. The required increase in performance is achieved by optimizing one module specifically for the requirements of the generator side - high performance in generator operation, low switching frequency - and a second module specifically for those of the grid side - high performance in inverter operation, high switching frequency. The combination of Si and SiC chip technologies in combination with innovative open cooling aims to achieve an optimum ratio of performance and costs. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1139320

Status

Aktiv

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