Leistungselektronik für erneuerbare Energien, für Elektrofahrzeuge und zur Sektorenkopplung

Die Transformation der elektrischen Energieversorgung, weg von bestehenden konventionellen Kraftwerken hin zu einer Versorgung basierend auf erneuerbaren Energien, bedingt smarte und effiziente Leistungselektronik zur Kopplung von Erzeugern, Speichern und Verbrauchern.

Das Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE) ist auf dem gesamten Gebiet der Leistungselektronik zur Netzintegration von erneuerbaren Energien, von Speichern, Elektrolyseuren und Elektrofahrzeugen aktiv.

Ein Schwerpunkt der Forschung auf dem Gebiet der Leistungselektronik umfasst die Ausarbeitung neuartiger Stromrichterlösungen im Zusammenhang mit neusten Bauteiltechnologien und zukunftsweisenden Anwendungsfelder im Bereich der erneuerbaren Energien, von Energiespeichern, der Elektrolyse und in alternativen Antriebssystemen. Topologieuntersuchungen mithilfe von Modellbildung und Simulationssoftware, Charakterisierung von Gallium-Nitrid- und Silizium-Carbid-Leistungshalbleitern mittels eines Schaltzellenprüfstandes sowie Design und Optimierung von magnetischen Komponenten in leistungselektronischen Stromrichtern durch Nutzung von Fenite-Elemente-Methoden bilden essentielle Arbeitsschwerpunkte. Darüber hinaus werden neue Treiberkonzepte für GaN- und SiC-Halbleiter erforscht.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt befasst sich mit Regelungsverfahren für Systemdienstleistungen von Elektrofahrzeugen, Speichern, Photovoltaik- und Windkraftanlagen. Neben Verfahren für den Netzparallelbetrieb werden darüber hinaus innovative netzbildende Regelungsverfahren für die Inselnetzbildung erforscht.

Mithilfe von Power-Hardware-in-the-Loop (P-HIL) Systemen und digitalen Zwillingen werden eigene Stromrichterlösungen bzw. Stromrichter-, Batterie- und Stromnetz-Modelle sowie theoretische Konzepte, wie zum Beispiel neuartige Regelungsverfahren von Stromrichtern im Verbund, anwendungsorientiert reproduzierbar verifiziert und validiert.

Photovoltaik-Wechselrichter, Gleichrichtertechnik für die Elektrolyse

Anwendung von SiC- und GaN-Halbleitern

Stromeinprägende und netzbildene Regelungsverfahren

Power-Hardware-in-the-Loop (P-HIL) und „Digitale Zwillinge“

Leistungselektronische Testumgebungen (Kalorimeter, Schaltzelle)

TREE Power Lab

TREE Energy Lab

TREE Hydrogen Lab

Simulations-Lab