Untersuchung neuartiger Halbleiter zur effizienten Energiewandlung in energieautarken Gebäuden

Problemstellung

Leistungselektronische Schaltungen sind das zentrale Bindeglied bei der Erzeugung, Umwandlung, Verteilung und Speicherung elektrischer Energie. Je nach Anwendung – etwa bei der Netzeinspeisung (AC-DC) oder beim Betrieb von Motorumrichtern (DC-AC) – kommen unterschiedliche Schaltungstopologien und Leistungshalbleiter zum Einsatz, die sich jeweils unterschiedlich auf die Effizienz des Gesamtsystems auswirken.

In energieautarken Gebäuden arbeiten viele Wandler überwiegend im Teillastbereich. Dadurch verschieben sich die Anforderungen an das Wirkungsgradprofil, was eine gezielte Optimierung notwendig macht. Gleichzeitig unterliegt die Gebäudetechnik einem hohen Kostendruck, weshalb neben der Energieeffizienz auch die wirtschaftliche Realisierbarkeit der eingesetzten Topologien eine zentrale Rolle spielt.

Zielsetzung

Ziel des Promotionsvorhabens ist es, neuartige Wandler-Topologien unter Verwendung verschiedener Halbleiterschalter hinsichtlich ihrer Kosten und Energieeffizienz zu analysieren und zu bewerten. Dabei werden sowohl etablierte als auch innovative Schaltungen – wie beispielsweise Hybridumrichter – in einer Simulationsumgebung modelliert. Für die vielversprechendsten Topologien wird jeweils ein Hardware-Prototyp entwickelt, anhand dessen die Simulationsergebnisse experimentell verifiziert werden.