Die Ablösung von Verbrennungsmotoren durch elektrische Geräte bietet der Leistungselektronik große Chancen, stellt sie aber auch vor Herausforderungen. Die größte Herausforderung ist wohl der Bedarf an höherer Effizienz, der sowohl durch ökonomische als auch ökologische Gründe bedingt ist. Aus technologischer Sicht spielen Materialien, die diese höhere Effizienz ermöglichen, wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN), eine immer wichtigere Rolle. Sie eignen sich ideal für schnelles Schalten mit geringem Stromverbrauch. Solarwechselrichter, beispielsweise solche mit SiC-Komponenten, und Batterieladegeräte auf Basis von GaN-Schaltungen 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 beispielsweise an die unzähligen tragbaren Geräte, die mit kleinen Batterien betrieben werden, oder an Elektrofahrzeuge, die den größten Teil ihres Platzes im Fahrgastraum beanspruchen und deren Batterien nicht zu groß oder zu schwer sein dürfen. Es hat sich gezeigt, dass eine höhere Schaltfrequenz bei der elektrischen Energieumwandlung (ob Gleichstrom/Wechselstrom, Gleichstrom/Gleichstrom, Wechselstrom/Gleichstrom oder Wechselstrom/Wechselstrom) kleinere Stromversorgungssysteme ermöglicht, dies birgt jedoch das Risiko erheblicher Verluste und damit verbundener Wärmeentwicklung. 

Dies führt uns zurück zur Effizienz und zur Einführung innovativer Lösungen in Bezug auf Schaltungstopologien und Gehäuse, die eine zuverlässige, sichere und möglichst dauerhafte Stromversorgung gewährleisten. Darüber hinaus dürfen diese Lösungen keine Störungen oder elektromagnetischen Interferenzen erzeugen, die andere Geräte in der Nähe beeinträchtigen könnten. Daher müssen sie strenge Vorschriften erfüllen, die gegebenenfalls die Installation von EMV-Filtern vorschreiben.

Eine bekannte Topologie zur Reduzierung von Schaltverlusten und Verzerrungen ist die Pulsweitenmodulation (PWM), insbesondere eine weiterentwickelte Variante namens Raumzeiger-Pulsweitenmodulation (SVPWM), die zu höherer Effizienz und verbesserter Wellenformqualität beiträgt. Diese Topologie wird von Salicru in seinen EQUINOX-Solarwechselrichtern. Die bereits erwähnten SiC-Komponenten finden ebenfalls Verwendung in Salicru-Wechselrichtern.

Ein letzter wichtiger Aspekt in diesem Überblick über die Trends in der Leistungselektronik ist deren zunehmende Integration in die digitale Welt, insbesondere in das Internet der Dinge (IoT). Das rasante Wachstum der Anzahl IoT-verbundener Geräte hat durch cloudbasierte Gerätekommunikation auch den Leistungselektroniksektor erreicht und die Überwachung vereinfacht und verbessert. Dieser Faktor, der insbesondere im Hinblick auf die Sicherheit beim Umgang mit hohen Spannungen, Strömen und Leistungspegeln relevant ist, wird beispielsweise durch die Nimbus-Lösungen von Salicru veranschaulicht. Diese werden unter anderem in USV-Systemen (unterbrechungsfreie Stromversorgung) für Fernverwaltung, Fehlermeldungen, Zustandsüberwachung und vorbeugende Wartung eingesetzt. Die Leistungselektronik spielt eine Rolle, die weit über die reine Bereitstellung von Gleich- oder Wechselstrom hinausgeht: Die Stromversorgung muss zuverlässig, effizient, kostengünstig und sicher sein. All dies erfordert von Unternehmen der Branche den Einsatz modernster Technologien, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu schützen und auszubauen.

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