Unter dem Motto „Leistungselektronik als Schlüsseltechnologie für die Energieversorgung der Zukunft“ stand der von der E&E und der Industrie-Agentur PICS veranstaltete Expertenworkshop am 29.März im Frankfurter Messeturm. Die Relevanz des Themas und die hochkarätigen Referenten schlugen sich in einer hohen Teilnehmerzahl nieder: Rund 40 Interessenten hatten sich eingefunden und damit die räumlichen Kapazitäten fast gesprengt. Dabei galt trotz attraktivem Ausblick aus dem 10. Stock des Messeturms die ungeteilte Aufmerksamkeit den Referenten. Professor Dr.-Ing. Norbert Graß, Leiter des Insituts für leistungselektronische Systeme (ELSYS) eröffnete seine Keynote „Leistungselektronik für erneuerbare Energien - Technologische Trends und Herausforderungen“ mit den Worten: „Einiges, was ich Ihnen heute vorstelle, ist utopisch - aber technisch machbar.“ Zunächst erläuterte er die Veränderungen im Netz durch den bidirektionalen Powerflow. Dadurch gewinnt Speicher massiv an Bedeutung. Zudem macht die fluktuierende Einspeisung verschiedene Maßnahmen zur Netz- stabilisierung erforderlich. Hier ist aus Sicht von Graß der Einsatz von Leistungselektronik unverzichtbar. So sieht er auch in Zukunft in den Netzen ausschließlich leistungselektronische Systeme. Im weiteren Verlauf seiner Keynote beschrieb er die Eigenschaften leistungselektronischer Systeme und die Charakterisierung der Netzqualität und -stabilität und nannte die wichtigsten Anforderungen an die künftige Leistungselektronik. Zum Schluss beleuchtete er noch die Problematik der Smart Grids.
Topologien und neue Materialien
Konkreter wurde danach Peter Hauf, Technical Marketing Manager bei Fairchild Semiconductor, in seinem Vortrag über neue Topologien und Materialien in der Leistungselektronik. Zunächst ging es ausführlich um die Topologien von Solar-Invertern: Von H-Bridge-Invertern über die HERIC-Topologie bis hin zu 3-Level-Invertern. Es folgte ein Überblick über Halbleitertechnologien wie Field-Stop IGBTs und die Superjunction-Technology. Einen wichtigen Teil des Vortrags nahmen die Erläuterungen zu Siliziumcarbide-Schaltern (Sic) ein. Hier betonte Hauf die erweiterten Anwendungsmöglichkeiten im Bezug auf Temperatur, Effizienz und Größe. Abschließend erläuterte er kurz die Ansteuerungsmöglichkeiten für diese leistungselektronischen Schalter.
Thermalinterfacematerialien im praktischen Einsatz
Während es vorher um die Halbleiter selber ging, beschäftigte sich Wolfgang Reitberger, Geschäftsführer des Entwärmungs-Spezialisten Kunze Folie, mit einem anderen Aspekt: Wie kann man die Wärme, die die Halbleiter produzieren, möglichst effizient abführen? Dabei erläuterte er zunächst die Grundlagen für die Verwendung thermischer Interface-Materialien und zeigte die Vorteile gegenüber Wärmeleitpaste auf. Unter dem Motto „Die Anwendung diktiert die bestgeeignetste Thermofolie“ gab Reitberger dann Tipps zur richtigen Auswahl von Wärmeleitmaterialien. Abschließend zeigte er anhand von Beispielen, wie sich Wärmeleitmaterialien sinnvoll in Anwendungen einsetzen lassen.
Ansteuerung von Leistungshalbleitern
Zahlreiche Anschauungsobjekte hatte Werner Bresch, Geschäftsführer GvA Leistungselektronik, für seinen Vortrag mitgebracht. Dabei stieß nicht nur der überdimensionale Kühler auf großes Kundeninteresse. Seinen Vortrag „Ansteuerung von Leistungshalbleitern“ begann Bresch mit einer Beschreibung der häufigsten Probleme, auf die er bei seinen Kunden trifft: Die Mechanik und die Ansteuerung der Komponenten. „Die Mängel in der Ansteuerung ziehen sich durch das gesamte Design“, erklärte er. Daher erläuterte er anschließend auch ausführlich den Einsatz und die Ansteuerung von Thyristoren und IGBTS und räumte mit den Mythen der leistungslosen und einfachen Ansteuerung auf.
Aufbau- und Verbindungstechnik
Mit der Aufbau- und Verbindungstechnik von leistungselektronischen Modulen setzte sich Dr. Martin Schulz, Manager Application Engineering Industrial Power bei Infineon, auseinander. Dabei thematisierte er unter anderem die Diskrepanz zwischen dem idealen Schalter und der Realität. Dr. Schulz beschrieb die dramatische Steigerung der Leistungsdichte in den letzten 20 Jahren und zeigte Wege zur weiteren Steigerung auf. Dabei demonstrierte er, wie neue Technologien zu bahnbrechenden Änderungen an der Chip-Oberfläche, bei der Verbindung von Chip und DCB sowie bei der Verbindung von metallischen Partnern führen kann. Abschließend zeigte er auf, wie höhere Chip-Temperaturen zu einer weiteren Steigerung von Leistungs- und Stromdichten führen kann.
Induktivität in der Leistungselektronik
Den Abschluss der Veranstaltung bildete der Vortrag von Lorandt Fölkel, Produktmanager/Applikationsingenieur bei Würth Elektronik eISos über Induktivitäten in der Leistungselektronik. Zunächst erläuterte Fölkel einige Grundlagen zu Induktivitäten und zu ihrer Berechnung. Danach beschäftigte er sich mit Filtern und Signalen, bevor er zum Abschluss verschiedene Filtertopologien erläuterte. Diese stellte er anhand von konkreten Beispielen anschaulich dar.Nach fast neun Stunden waren alle Fragen beantwortet und die Aufnahmekapazität der Teilnehmer erschöpft. Zufrieden äußerten sie sich über die Inhalte, die Referenten und die perfekte Organisation der Veranstaltung. Grund genug, auch im nächsten Jahr einen Expertenworkshop zu Leistungselektronik zu veranstalten. Mehr über die Veranstaltungen von publish-industry erfahren Sie unter www.pi-academy.net.
