Nutzung von GaN-Bauelementen für Antriebsinverter und Antriebsinverter für GaN-Bauelemente (DriveForGaN)

Das Projekt verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, um gehäuste GaN-Leistungshalbleiter-Bauelemente in Antriebsumrichter-Systemen einzusetzen. Das Ziel besteht darin, zu zeigen, unter welchen Randbedingungen der Einsatz von GaN-Leistungshalbleitern in Antriebswechselrichtern möglich ist und welche Perspektiven er bietet. Elektrische Antriebe stellen eine Volumenapplikation dar, die jedoch bis jetzt nicht von GaN und dessen vorteilhaften Eigenschaften – wie niedrigen Verlusten, die zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades beitragen – profitieren konnte.
Wichtige Forschungsfragen betreffen die Bewertung des Einflusses von GaN-Bauelementen auf das Systemverhalten, die Bewertung der erforderlichen Maßnahmen und Methoden für den Einsatz von GaN-Bauelementen in Antriebswechselrichtern, insbesondere im Hinblick auf Ansteuerung und Schutz der Bauelemente in den Wechselrichterzweigen, außerdem auf die Schaltung, Steuerung und Regelung des Leistungsteils und die Schnittstelle zur Maschine. Diese Themen stehen in enger Wechselwirkung zueinander und sollen mit einem ganzheitlichen Ansatz betrachtet werden, der theoretische und simulative Untersuchungen sowie deren experimentelle Validierung umfasst.

Exploiting GaN Devices for Drive Inverters and Drive Inverters for GaN Devices (DriveForGaN)

The project pursues a holistic design approach to make use of packaged Galliumnitride (GaN) power devices in drive converter systems. The aim is to show under which boundary conditions the use of GaN power semiconductors in drive inverters is possible and to assess which prospects would result out of it. Electric drives are a high-volume application that has not yet been able to benefit from GaN and its advantageous properties such as low losses contributing to increased efficiency.
Major research questions concern the evaluation of the effect of GaN devices on system behaviour, the evaluation of required measures and methods to use GaN devices in such drive converters, in particular with reference to control and protection of the devices in the converter legs, circuit and control of the power section and the machine interface respectively. These topics obviously interact with each other and should be considered with the proposed holistic approach, comprising theoretical and simulative investigations as well as an experimental validation.