Leistungselektronik

Der Begriff Leistungselektronik bezeichnet ein großes Teilgebiet der Elektrotechnik, das sich mit Hilfe von Halbleiterbauelementen mit Steuern, Umformen und Schalten von elektrischer Energie befasst. Die Leistungsbereiche sind in der Leistungselektronik nicht fest definiert, sie reichen aber von einem Spannungsbereich von 5 V bis etwa 400 kV und einem Strombereich von 500 mA bis 6 kA.


In der Leistungsübertragung reicht der Bereich der übertragbaren Leistung von weniger als einem Watt bei Spannungsreglern, Relais- oder Ventiltreibern bis zu mehreren Gigawatt bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ).

In der Antriebstechnik spielt die Leistungselektronik eine wichtige Rolle. In vielen Bereichen werden große Antriebe leistungselektronisch gesteuert oder in der Energieerzeugung werden Frequenzumrichter zur direkten Netzeinspeisung eingesetzt. Darüber hinaus ist die Leistungselektronik ein wichtiges Bindeglied zwischen Energieerzeugung und Energieverbrauch und trägt einen Beitrag dazu, den immer teurer werdenden Rohstoff Energie sparsam einzusetzen. Sie hat die Aufgabe, die erzeugte Energie effizient und zuverlässig zum Verbraucher zu bringen. Dazu tragen Stellglieder bei, die die Spannungspegel und -frequenzen möglichst ohne Verluste an die unterschiedlichen Energienetze anpassen. Der Wirkungsgrad dieser Spannungsumformer reduziert die übertragene Energie.

IGBT-Modul von Semikron

IGBT-Modul von Semikron

Bei Bauelementen der Leistungselektronik handelt es sich um Leistungshalbleiter die Strom und Spannungen schalten. Häufig verwendet werden: Leistungsdioden, Leistungstransistoren sowohl bipolare Transistoren als auch Feldeffekttransistoren (FET), Junction Field-Effect Transistors (JFET), Super Junction Transistors (SJT), Leistungs-MOSFET wie der Super Junction MOSFET (SJ-MOSFET), GTO-Thyristoren, Integrated Gate Commutated Thyristor (IGCT), eine Weiterentwicklung des GTO-Thyristors zur Verringerung des Schaltungsaufwands, Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) und Thyristoren (Diac/Triac).

Bipolare Transistoren, MOSFETs und SBR-Dioden werden in Schaltnetzteilen und DC/DC-Wandlern eingesetzt, GTO-Thyristoren und IGCT-Thyristoren in der Stromrichtertechnik. Die Anforderungen an leistungselektronische Bauelemente sind hohe Sperrspannungen, niedrige Schaltverluste und vor allem hohe Schaltströme.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Leistungselektronik
Englisch: power electronic
Veröffentlicht: 09.03.2014
Wörter: 277
Tags: #Elektronik-Grundlagen
Links: Bipolar, DC/DC-Wandler, FET (field effect transistor), GTO (gate turn-off thyristor), HGÜ (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung)