Umrichter hoher Leistung und hoher Frequenz für induktive Erwärmung

Umrichter hoher Leistung und hoher Frequenz für induktive Erwärmung

S. Stier (Betreuer: P. Mutschler )

Stand: laufend

Für zahlreiche Be- und Verarbeitungsprozesse metallischer Werkstoffe, z.B. zum (Oberflächen-) Härten, Erwärmen, Schmelzen, (Rohr)-Schweißen u.s.w. wird elektrische Mittel- bis Hochfrequenzenergie mit Leistungen auch oberhalb 100 kW (bis in den MW-Bereich hinein) benötigt. Diese Hochfrequenzenergie wird durch Umrichter erzeugt und induktiv auf das Werkstück übertragen. Bis zu einem Leistungsbereich von 1,5 MW kommen dabei IGBTs zum Einsatz. Damit sind Schaltfrequenzen bis ca. 150 kHz erreichbar. Für höhere Frequenzen werden MOSFET Transistoren, allerdings bei reduzierter Leistung eingesetzt. Solche Anlagen werden nur in kleinen Serien gefertigt und stellen in der Regel auf die Anwendung speziell angepasste Sonderlösungen dar. Eine Erhöhung der Schaltfrequenz auch im Bereich hoher Leistung und ein modulares Umrichterkonzept eröffnen neue technologische Möglichkeiten. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll in einer Kombination aus Simulation und Messung solch ein modulares Konzept für einen Umrichter für HF-Energie erarbeitet werden. Die Modularität soll dabei unter den Aspekten Erhöhung der Schaltfrequenz und Erhöhung der Leistung durch Zusammenschaltung von standardisierten Komponenten realisiert werden. Insbesondere die neuen Trends in der Leistungshalbleiterentwicklung (schnelle IGBTs, CoolMOS, rückwärtssperrfähiger IGBT) sollen bei der Wahl der Topologie (UWR / IWR) mit berücksichtigt werden.

Abo Zied, H.; Mutschler, P.; Bachmann, G.:„A Modular IGBT Converter System for High Frequency Induction Heating Applications“
PCIM 2002, 14.-16.05., Nürnberg
„A Modular IGBT Converter System for High frequency Induction Heating Applications“
German-Korean Symposium on Power Electronics and Electrical Drives, June 27-29 ; 2004, Aachen