目前由內燃機驅動的農業和建筑機械的電氣化對于減少排放做出了重要貢獻。可再生能源的逐步擴展意味著未來可以完全避免破壞氣候的排放。

　　因此，MUSiCel 研究項目的目標是研究和測試創新組件和方法，為農業和建筑機械提供高效、本地零排放的能源供應。供電系統的核心是集成到車輛中的移動式緊湊型高性能DC -DC 轉換器。

　　作為 MUSiCel 項目的一部分，實現了電流隔離電壓轉換器。參與項目的合作伙伴包括英飛凌科技股份公司、STS Spezial-Transformatoren-Stockach GmbH & Co. KG、漢諾威大學驅動系統和電力電子研究所以及弗勞恩霍夫能源經濟和能源系統技術研究所 IEE。該項目由聯邦經濟和氣候保護部 (BMWK) 資助，并由于利希項目管理公司 (PtJ) 監督。

　　通過使用創新的碳化硅(SiC) 寬帶隙半導體，實現了 250 kW 輸出功率和 50 kHz 開關頻率的獨特組合。整個功率范圍內的效率超過 98%。在 100 kW 時，測得效率甚至高達 98.8%。開發的轉換器具有早期原型的狀態。項目結果表明，通過使用SiC功率半導體，可以實現高功率、高開關頻率且效率非常好的DC-DC轉換器。

　　“關于電壓轉換器的進一步開發，可以想象在所謂的 ISOP 配置中互連四個轉換器級。這會將中壓電壓提高到 8 kV，” Fraunhofer IEE 的項目經理 Anton Gorodnichev說道。“這種進一步的開發可以作為后續項目進行。例如，優化安裝空間和功率密度將會很有趣。”

　　相對于 IGBT 的優勢：

　　該項目的另一個特點是使用 3.3 kV SiC MOSFET模塊，由英飛凌首先開發和優化。這些模塊在 MUSiCel DC-DC 轉換器中的成功使用證實了這些模塊適用于高功率和電壓的應用。這些創新模塊在 PCIM 2023 展會上向公眾展示。與 IGBT 相比，SiC 模塊具有更低的通態電阻，并且開關時間顯著縮短。因此，在標稱和部分負載操作中都可以減少半導體損耗。除了農業和建筑機械外，這些功率半導體還可用于有軌電車和火車的動力系統中。現代中壓固態變壓器還可以通過使用 SiC MOSFET 模塊進一步優化效率。

　　高功率和高開關頻率的結合對于移動應用非常重要。只有通過高開關頻率才能顯著減小電感和電容元件的尺寸。然而，這會導致轉換器中的高損耗，因為每次開關操作都會在斷路器中產生能量損耗。通過使用基于 SiC 的功率開關、諧振拓撲和轉換器的優化控制，可以顯著降低這些損耗。諧振拓撲使用串聯諧振中間電路在變壓器中產生幾乎正弦的電流。這意味著原本有損耗的開關過程可以在零電流下發生，因此實際上是無損耗的。

　　DC-DC轉換器的輸入電壓為2kV。通過串聯四個相同的轉換器，可以實現輸入電壓高達 8 kV 的系統。這使得能夠通過幾公里長的直流電纜為農業或建筑機械低損耗供電。輸出電壓為 700 V，支持農業和建筑機械上的驅動解決方案運行。

浮思特科技深耕功率器件領域，為客戶提供單片機(MCU)、觸控芯片以及IGBT、IPM等功率器件，是一家擁有核心技術的電子元器件供應商和解決方案商。