Arbeits- und Forschungsgebiete

(siehe hierzu auch den Abschnitt Studien- und Diplomarbeiten und Portrait)

Übersicht

• Neuartige Leistungshalbleiter, Stromrichter, schnelltaktende Umrichter und EMV Simulation
• Umrichter und Antriebe für erneuerbare Energien (Wind, Solar);
• Umrichter und Antriebe für Elektromobilität;
• Netzintegration regenerativer Energie
• konventionelle und nichtlineare Regelungsverfahren für Leistungselektronik und Antriebe

Details

Neuartige Leistungshalbleiter, Stromrichter, schnelltaktende Umrichter und EMV Simulation

Um für Forschung und Anwendung genaue Kenntnis zu haben, führen wir unterschiedliche Charakterisierungen des statischen und dynamischen Verhaltens insbesondere neuer Leistungshalbleiter durch. Wir entwerfen, bauen und erproben Stromrichter für neue Leistungshalbleiter (SiC) und mit neuartigen Schaltungen. Weiterhin arbeiten wir an der Entwicklung, Simulation und Optimierung des thermischen Verhaltens und der EMV der Leistungshalbleiter, sowie von hoch effizienter und schnell taktender Umrichter für spezielle Anwendungsgebiete im industriellen und im regenerativen Sektor.

Umrichter und Antriebe für erneuerbare Energien (Wind, Solar)

Umrichter und Antriebe in Windenergie.- und Photovoltaikanlagen sorgen für die Aufnahme der erzeugten elektrischen Leistung und deren Einspeisung in das elektrische Netz. Viele, stetig steigende Anforderungen werden an diese Systeme gestellt wie Robustheit, hoher Wirkungsgrad, Reduzierung des Bauaufwandes, Vergleichmäßigung der Netzeinspeiseleistung, Fehlertoleranz insbesondere bei Windenergie-Offshore-Anlagen und den Netzgegebenheiten angepasstes Betriebsverhalten. Dementsprechend sind weiterhin Forschung und Entwicklung auf diesem Feld erforderlich. Wir arbeiten an vielen der genannten Themen auf diesem Gebiet. Die theoretischen Untersuchungsergebnisse Ergebnisse können wir an leistungsmäßig herunterskalierten Antriebs- und Umrichtertestständen in unserem Labor evaluieren. Das Labor umfasst Antriebsteststände mit den gängigen Maschinenkonfigurationen, die in Windenergieanlagen zu finden sind, sowie Emulatoren für Photovoltaikmodule. Mit den in der Region liegenden Firmen bestehen auf diesem Feld besonders interessante Kooperationsmöglichkeiten.

Umrichter und Antriebe für die Elektromobilität

In Anbetracht der begrenzten Reserven an konventioneller Energie und der Umweltverschmutzung durch ihren Einsatz ist das Elektrofahrzeug ein notwendiger Weg für zukünftige Mobilität. Bis zum idealen Elektrospeicherfahrzeug ist es allerdings noch ein weiter Weg. Insbesondere Batterietechnik, Ladeverfahren und Ladehardware der Batterie und der Fahrantrieb sind dabei zu optimieren und weiterzuentwickeln. Wir befassen uns mit vielen dieser Themen, wobei wir das Thema Batterie bisher ausgespart haben. Zu unseren bisherigen Arbeiten auf diesem Gebiet gehört ein Projekt mit anderen Hochschul- und Firmenpartnern, bei dem ein Umrichter für ein Kleinfahrzeug von Chip beginnend entworfen und gebaut wurde, der mittlerweile im Fahrzeug betrieben und getestet wird.

Netzintegration regenerativer Energie

Das Netz der Zukunft ist vorwiegend durch dezentrale regenerative Erzeuger bestimmt. Netzstruktur und –regelung müssen sich dem anpassen. Die regenerativen Erzeuger, die vorwiegend über Umrichter einspeisen, müssen sich diesen neuen Anforderungen anpassen. Windparks und Solarparks stellen heute hoch komplexe Systeme dar. Das Verhalten der Wind- und Solarenergieanlagen und deren Wechselwirkungen untereinander über das parkinterne oder umliegende Teilnetz und zwischen Windpark und Hochspannungsnetz werden untersucht. Dabei geht es um Leistungsabführung, Regelverhalten der abgeführten Leistung, Netzrückwirkungen, gegenseitige Beeinflussung und Verhalten bei Netzfehlern. Wir simulieren, analysieren und optimieren. Die Untersuchungen sollen an einem Mikronetz durchgeführt werden. Wir haben verschieden Systeme selbst erstellt, mit denen wir das Netzverhalten für die Untersuchungen emulieren können, wie zum Beispiel ein Netzspannungsemulator oder ein Netzimpedanzemulator.

Moderne Regelungsmethoden

Moderne Regelungsmethoden eröffnen erweiterte Möglichkeiten um Netzpulsstromrichter mit netzseitigen LCL-Filtern und mit kleinen Zwischenkreiskapazitäten und um Antriebssysteme mit unbekannten schwingungsfähigen Lasten zu regeln. Diese Anwendungen stellen hohe Anforderungen an die Regelung hinsichtlich Dynamik, Stabilität und Schwingungsdämpfung. Moderne Regelungsverfahren versprechen gerade hier Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren. Die Verfahren werden theoretisch, simulativ und experimentell an verschiedenen Laboraufbauten untersucht und mit konventionellen verglichen.