Umrichter-Aufschaltung zur Erhöhung der physikalischen Grenzen von leistungselektronischen Topologien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ralph Kennel
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 229044796

Hardware-in-the-Loop-Emulation (HiL-Emulation) beruht auf realer Hardware und stellt daher eine effiziente Vorgehensweise zur Untersuchung des tatsächlichen Verhaltens sowie der physikalischen Eigenschaften von leistungselektronischen Systemen dar. Durch den Einsatz von realen Hardware-Komponenten liefert HiL-Emulation wesentlich realistischere Testergebnisse, als herkömmliche Simulationsmethoden und wurde daher in den letzten Jahren auch auf dem Gebiet der Leistungselektronik in den Focus gerückt.Manche Fälle, wie die Nachbildung des Verhaltens von elektrischen Netzen, erweisen sich jedoch aufgrund der auftretenden Leistung und Dynamik als besonders anspruchsvoll, da sie extrem hohe Anforderungen an die auf leistungselektronischen Bauteilen basierenden Emulationssysteme mit sich bringen. Da Leistung und Dynamik im Hinblick auf den heutigen Stand der Technik schwer miteinander zu vereinbaren sind, gestaltet sich die Realisierung eines Emulationssystems, das nur auf einer einzigen, am Markt erhältlichen Leistungshalbleiterklasse beruht, als äußerst schwierig.Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens wird die Möglichkeit einer Aufschaltung von Spannungszwischenkreisumrichtern mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften (Schaltfrequenz, Zwischenkreisspannung) untersucht. Darüber hinaus soll überprüft werden, inwiefern diese neuartige Topologie die Realisierung eines HiL-Systems ermöglicht, welches in der Lage ist, gleichzeitig eine hohe Leistung zur Verfügung zu stellen und eine schnelle Dynamik einzuprägen. Da in diesem Fall ausschließlich Bauteile verwendet werden sollen, die am Markt erhältlich sind, stellt das vorgeschlagene Konzept eine aussichtsreiche Lösung zur Realisierung einer kosteneffizienten Netznachbildung dar.Aus diesen Gründen werden von dem Forschungsvorhaben nicht nur bedeutende wissenschaftliche Ergebnisse auf dem Gebiet der HiL-Emulation, sondern auch vielversprechende Lösungen für industrielle Anwendungen erwartet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen