MW Silicon Carbide converters for Marine Hybrid Energy Systems

Betydelig reduksjon av utslipp fra transport næringen vil i de kommende år bli påkrevd for å tilfredsstille nasjonale og internasjonale krav, spesielt for drift i urbane områder eller kystnære og utslipps-sensitive områder. Vellykket utbredelse av Energilagringssystem vil kreve kost-effektive og energi-effektive løsninger som kan utnytte fordelene med styrbarhet av lokale energi-kilder og lagringsenheter om bord. Kraft-elektronikk omformere er ofte nødvendig for styring av effekt-flyten mellom ESS enheter og for å styre motorene, for på en optimal måte omforme elektrisk energi til mekanisk energi. I dette prosjektet er det utvikle en modulær MW Marine omformer basert på 1700 V komponenter, tilpasset for både hybride moduler med Silisium og Silisium Karbid (Si/SiC) og rene Silisium Karbid moduler (SiC). Dette vil redusere kost og volum samt øke virkningsgrad for nye Hybrid Energi System. En ultra-hurtig soft-svitsjet omformer med meget høy virkningsgrad er utviklet. En volum reduksjon til 1/3 av tidligere løsninger er oppnådd. Det er også utviklet filter som skal kobles mellom nettet/last og omformeren som benytter komponenter som svitsjer meget raskt. Dette er nødvendig for å beskytte energilager, motorer og komponenter i nettet. Man har oppnådd en reduksjon ned til ca 1/3 av Volum og vekt i forhold til tidligere løsninger.

Due to this project The Switch in now able to design low voltage SiC MOSFET converters for the marine industry. The company has also gained the knowledge of how to design passive components as inductors for such high switching frequency devices. This will be the technology basis for next generation compact Hybrid Power Systems for the Marine Industry. EFD has gained deep knowledge in ultra-high soft-switching of SiC MOSFETs. In this project the basis technology for next generation products has been developed. This makes EFD able to continue to be among the leading companies in their market. For SINTEF this project has given increased knowledge in optimal design of high frequency, high power inductors. This includes magnetic, electric and thermal design. This makes SINTEF well prepared for more such project in the future.

In this project develop the first 1700V MW SiC Marine converter. It will be used in a new Hybrid Energy System to reduce the cost and volume and increase the efficiency of a power system for Marine Applications and to . It will be develop a high-efficient, compact lab-prototype power converter module with power rating pr. module is 1-2 MW. This includes use of Silicon Carbide (SiC) devices. An ultra-fast soft-switching converter with high efficiency suited for applications were galvanic insulation will be developed. This give much less volume of transformer and other passive components. Develop filters for connection of energy storage systems designed for high speed switching devices as SiC, to protect the loads. The R&D challenges is the design of a low inductive power circuits, power module design & gate-driving to improve the switching performance. In addition design of magnetic components which can withstand the high dv/dts is a challenge. The impact of such converters will immediately strengthen the market position of the companies.