Vermogensmicro-elektronica vormen essentiële componenten in elk industrieel proces, voor levering van elektriciteit, procesbescherming, -monitoring en -controle. De eisen voor deze systemen worden steeds strenger op het gebied van efficiëntie, robuustheid en vermogensdichtheid. Dit wordt gedreven door de voortdurende elektrificatie van traditionele industrieën, gericht op het terugdringen van de CO₂-uitstoot, en de drang van de industrie naar snellere, kleinere en efficiëntere oplossingen.

Doelstellingen

Om aan de hogere prestatie-eisen te voldoen, versnelt de industrie de toepassing van oplossingen op basis van halfgeleiders met een brede bandgap, zoals siliciumcarbide (SiC) en galliumnitride (GaN), die kleinere en efficiëntere systemen mogelijk maken. Belangrijke prestatiekenmerken moeten echter nog worden verbeterd om de continue werking van industriële processen te garanderen. Het doel van dit project is het ontwikkelen van geavanceerde vermogensmicro-elektronische systemen met verbeterde strategieën voor efficiëntie, controle en beschermings, gericht op het verbeteren van geëlektrificeerde industriële processen. Hiertoe zijn twee casussen uitgekozen met verschillende vereisten op het gebied van vermogensmicro-elektronica.

Vermogensmicro-elektronica voor waterstofproductie door elektrolyse

De waterstofeconomie groeit snel en de technologieën die verband houden met waterstofproductie moeten zich in lijn met de nieuwe marktbehoeften ontwikkelen. Een van deze technologieën is de vermogenselektronische omzetter (gelijkrichter) die gebruikt wordt om het elektrolysesysteem van gelijkstroom te voorzien. Daarom zullen we een robuust vermogenselektronicasysteem ontwikkelen dat rekening houdt met de industriële behoeften voor het elektrolytische waterstofproductieproces. Dankzij brede bandgap-componenten zullen nieuwe systemen met hogere efficiëntie en compactheid worden gerealiseerd, welke beschikken over vernieuwende beschermingsstrategieën. Het nieuwe systeem zal worden gedemonstreerd in een elektrolyse-installatie.

Vermogensmicro-elektronica voor procesplasma’s

Procesplasma's worden in de industrie toegepast in het deponeren van dunne lagen, het etsen met atomaire precisie en gasreforming. Deze systemen worden vaak aangedreven door 13,56 MHz radiofrequente (RF) wisselspanning. De vooruitgang op deze gebieden wordt echter belemmerd door i) een gebrek aan precieze controle van het RF-signaal en ii) de lage energie-efficiëntie van RF-generatoren, waardoor RF-gedreven plasma's niet kunnen worden gebruikt in toepassingen waar energie-efficiëntie van het grootste belang is. Deze uitdagingen worden in het project aangepakt via de toepassing van een geavanceerde RF-generator, die een verfijnde controle over het toegepaste RF-spanning, sneller schakelen en een hogere energie-efficiëntie mogelijk maakt.