Soft-Switching in Umrichtern entschärft die gravierendsten Probleme bei der Integration von Wide-Bandgap-Halbleitern:
- Nahezu verlustfreies Schalten: Deutlich geringere Schaltverluste führen zu einem höheren Wirkungsgrad und ermöglichen kompaktere Kühlsysteme.
- Reduzierte elektromagnetische Störungen (EMV): Die sanften Schaltvorgänge minimieren elektromagnetische Emissionen, wodurch sich der Aufwand für Filter- und Abschirmmaßnahmen erheblich verringert.
- Niedrigere Spannungsanstiegsgeschwindigkeit (du/dt): Durch moderate Spannungsänderungsraten entstehen weniger Überspannungen (Erhöhung der Zuverlässigkeit) und Lagerströme in elektrischen Maschinen werden reduziert (Verlängerung der Lebensdauer).
Zeitverläufe über eine Grundschwingungsperiode (oben), Zeitverläufe über eine Schaltperiode (unten):
- Rot, Türkis, Pink: AC-Phasenströme am Wechselrichterausgang
- Gelb, Blau, Grün: AC-Phasenspannungen am Wechselrichterausgang (gemessen zwischen AC-Ausgangsknoten und Zwischenkreismittelpunkt)
Analyse der Schaltflanken:
- Rot: AC-Phasenstrom am Wechselrichterausgang
- Türkis: Strom durch Hilfsspule im Entlastungskreis
- Grün: AC-Phasenspannung am Wechselrichterausgang (gemessen zwischen AC-Ausgangsknoten und Zwischenkreismittelpunkt)
Wärmeentwicklung im Vergleich: (links) Hard-Switching, (rechts) Soft-Switching:
Wirkungsgrad und Umrichterverluste in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung:
