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Die Umstellung von Verbrennungsmotoren auf elektrische Geräte stellt für die Leistungselektronik eine große Chance, aber auch eine Herausforderung dar. Die größte davon ist wahrscheinlich die Forderung nach einem höheren Wirkungsgrad, die durch wirtschaftliche und ökologische Gründe bedingt ist. Im Hinblick auf die in leistungselektronischen Geräten eingesetzte Technologie gewinnen Materialien, die diesen höheren Wirkungsgrad erzielen können, wie Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN), die sich ideal für schnelle Schaltvorgänge mit geringem Stromverbrauch eignen, zunehmend an Bedeutung. Solarwechselrichter, die SiC-Komponenten enthalten, und Batterieladegeräte, die auf GaN-Kreisläufe basieren, sind zwei Beispiele dafür.

Hohe Leistung pro Kubikzentimeter

Ein weiterer Schlüsselfaktor für die Elektrifizierung ist die Leistungsdichte, da der verfügbare Platz in vielen Anwendungen begrenzt ist. Man denke nur an die zahllosen tragbaren Geräte, die mit kleinen Batterien betrieben werden, oder an Elektrofahrzeuge, die den größten Teil ihrer Größe dem Fahrgastraum widmen und deren Batterie nicht zu groß oder zu schwer sein darf. Es hat sich gezeigt, dass eine höhere Schaltfrequenz bei der Umwandlung elektrischer Energie (ob DC/AC, DC/DC, AC/DC oder AC/AC) eine Verkleinerung der Stromversorgungssysteme ermöglicht, was jedoch die Gefahr birgt, dass viele Verluste und damit Wärme entstehen.

Dies führt uns zurück zur Effizienz und zur Einführung innovativer Lösungen in Bezug auf Schaltungstopologien und Verkapselungen, die in der Lage sind, die erforderliche Energie zuverlässig, sicher und so lange wie möglich zu liefern. Außerdem dürfen sie kein Rauschen und keine elektromagnetischen Störungen erzeugen, die andere Geräte in der Nähe beeinträchtigen könnten. Zu diesem Zweck müssen sie strenge Vorschriften einhalten, die gegebenenfalls den Einbau von EMI/RFI-Filtern vorschreiben.

Eine bekannte Topologie zur Verringerung von Schaltverlusten und Verzerrungen ist die PWM (Pulse Width Modulation) und insbesondere eine fortschrittliche Version namens SVPWM (Space Vector PWM), die dazu beiträgt, die Effizienz und Qualität der gelieferten Wellenform zu erhöhen. Diese Topologie wird von Salicru in seinen EQUINOX-Solarwechselrichtern verwendet. Die oben erwähnten SiC-Komponenten sind auch in den Wechselrichtern von Salicru enthalten.

Ein letzter bemerkenswerter Aspekt in diesem allgemeinen Überblick über die Trends in der Leistungselektronik ist ihre fortschreitende Verbindung mit der digitalen Umgebung und insbesondere mit dem IoT (Internet of Things/Internet der Dinge). Der starke Anstieg der Zahl der mit dem IoT verbundenen Geräte hat die Leistungselektronik durch die Gerätekommunikation über die Cloud erreicht, um die Überwachung zu erleichtern und zu verbessern. Dieser Faktor, der unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit beim Umgang mit hohen Spannungen, Strömen und Leistungen besonders relevant ist, spiegelt sich in den Nimbus-Lösungen von Salicru wider, die zum Beispiel in USV (unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlagen) für die Fernverwaltung, die Meldung von Störungen, die Überwachung des Gesundheitszustands der Geräte und vorbeugende Wartungsmaßnahmen eingesetzt werden.

Die Leistungselektronik spielt eine Rolle, die weit über die Bereitstellung von Gleich- oder Wechselstrom hinausgeht: Diese Versorgung muss zuverlässig, effizient, kostengünstig und sicher sein. Dies erfordert von den Unternehmen der Branche die Anwendung modernster Technologien zum Schutz und zur Steigerung ihrer Wettbewerbsfähigkeit.