Das Projekt "Teilvorhaben: 3D-Verlustleistungsmodellierung und Entwicklung von induktiven Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH & Co. KG durchgeführt. Als Ziel des Vorhabens soll ein Demonstrator aufgebaut werden, der die Eigenschaften eines PV-Umrichters, eines Batteriespeicherumrichters zur Netzkopplung, wie auch einen Inselnetzwechselrichterbetrieb in einem System vereint. Der Aufbau soll konsequent modular sein, um eine flexible Systemkonfiguration zu ermöglichen. Im Teilvorhaben STS sollen Induktivitäten und Transformatoren untersucht und entwickelt werden, die an Wechselrichtern mit Wide-Band-Gap-Halbleitern betrieben werden. Konkret sollen Topologie-Konzepte für Ausgangsfilter sowie Lösungsansätze für Hoch-/Tiefsetzstellerdrosseln entstehen. Auch für den Transformator in Verbindung mit der Niedervoltbatterie soll eine (möglichst kompakte) Lösung erarbeitet werden. Generell soll im Projekt erreicht werden, dass neben der wiss.-techn. fundierten Bauteilauslegung ein vertieftes methodisches Verständnis als Grundlage für systematische weitergehende FuE-Aktivitäten aufgebaut wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Kernmaterialien und Isolationssysteme eines AC/DC Umrichters mit Hochvolt SiC-Bauelement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Erarbeitung der Grundlagen für eine einphasige bidirektionale AC/DC-Umrichtertechnologie mit Hochvolt-SiC-Bauelementen für die Anbindung an das Mittelspannungsnetz sowie deren Umsetzung in einem Demonstrator. Die galvanische Trennung erfolgt hierbei über einen HF-Transformator, der mit neuen Kernaufbauten und angepassten Isolierstoffen den hohen Spannungssteilheiten der Hochvolt-SiC-Bauelemente standhält. Unser Teilvorhaben widmet sich dabei der Erarbeitung von modellbasierten Alterungs- und Ausfallszenarien für induktive Bauelemente in einer SiC-BiNet Installation. Auf dieser Basis sollen dann optimal geeignete Materialpaarungen und Konstruktionen für induktive Bauelemente untersucht und deren analytische Qualifizierung vorgenommen werden. Übergeordnetes Ziel ist die Bereitstellung optimal geeigneter Demonstratoren für die Induktivitäten an die Partner zum dortigen Aufbau eines Gesamt-Demonstrators. Der erste Projektabschnitt wird dominiert von Topologiestudien und Simulationen, wobei die Ergebnisse einerseits als datentechnische Basis für unsere eigene weitere Arbeit dienen und andererseits auch den Partnern als Input für deren Teilprojekte zugearbeitet werden. Im Weiteren werden optimale Wickelarten unter Berücksichtigung von Stromform, Frequenz und Kühlmedium untersucht und es wird durch Iterationen von Simulation, Musterbau und Versuch eine elektromagnetische Optimierung zur Gewährleistung der Funktion mit minimalen Verlusten und geringstmöglichem Materialeinsatz erarbeitet. Der anspruchsvollste Teil der Aufgabe ist die Entwicklung des Isolationssystems, wobei der technologische Spagat aus optimaler Isoliereigenschaft und möglichst minimalem Bauraum aufzulösen ist. Neben materialtechnischen und geometrischen Aspekten werden vor allem auch umgebungstechnische Szenarien eruiert. Die wissenschaftlichen Arbeiten werden kontinuierlich flankiert durch Iterationen von Aufbau, Test und Optimierung von Mustern und Demonstratoren.