High integration of power electronic converters enabled by 3D printing

• Hochintegration leistungselektronischer Wandler ermöglicht durch 3D-Druck

Wienhausen, Arne Hendrik; de Doncker, Rik W. (Thesis advisor); Vescan, Andrei (Thesis advisor)

Aachen : ISEA (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Beiträge des ISEA 131
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (viii, 146 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2019

Kurzfassung

Im Zuge der kommerziellen Verfügbarkeit von Leistungshalbleitern mit großer Bandlücke ist ein Trend zu immer höheren Leistungsdichten von leistungselektronischen Systemen zu beobachten. Die Vorteile dieser Leistungshalbleiter können nur in Verbindung mit verlustarmen induktiven Komponenten, die für hohe Schaltfrequenzen geeignet sind, voll ausgeschöpft werden. Aus diesem Grund wurde ein Konzept für Leistungsinduktivitäten auf Basis von 3D-gedruckten Wickelkörpern mit ausgezeichneten Hochfrequenzeigenschaften entwickelt. Herkömmliche Flüssigkeitskühler zeichnen sich durch ein großes Volumen und ein hohes Gewicht aus, was einer hohen Leistungsdichte entgegenwirkt. Um Größe und Gewicht zu minimieren, wurden 3D-gedruckte Miniatur-Flüssigkeitskühler entworfen. Prototypen der entwickelten Konzepte für Hochfrequenz-Leistungsinduktivitäten und 3D-gedruckte Flüssigkeitskühler wurden zur Realisierung eines hochintegrierten Boost-Konverters genutzt. Trotz der Verwendung von diskreten Leistungshalbleitern wird eine Leistungsdichte von 98 kW/dm³ erreicht.