2022-04-01  –  2025-03-31

1.293.965,42 EUR

Universität Rostock - Fakultät für Informatik und Elektrotechnik - Institut für Elektrische Energietechnik, Rostock, Mecklenburg-Vorpommern

03EE2038C

Windenergieanlagen - Generator, elektrische Komponenten [EB1214]

01238024/1  –  LHUVkraft - Leistungshalbleiter- und Umrichter-Innovationen zur verlustoptimierten und leistungsstarken Energieerzeugung mit Windkraft

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE2)

Energie

Der Trend zu höheren Leistungen ist bei Windenergieanlagen ungebrochen. Nur so können 'onshore' bei nur beschränkt verfügbaren Standorten die Ausbauziele und die erforderliche Senkung der Stromentstehungskosten aus regenerativen Energiequellen erreicht werden. Mit zunehmender Turmhöhe und Leistung sehen aktuelle Anlagenentwürfe den Transformator und die gesamte Leistungselektronik in der Gondel vor. Dadurch lassen sich die Kabelverluste um mehrere Prozent der Anlagenleistung reduzieren. Mit zunehmender Anlagenleistung werden nun aber die Anforderungen an die Leistungsdichte für die Umrichter immer strenger. An dieser Stelle greift LHUVkraft an. Mit neuartigen Siliziumkarbid Leistungstransistoren soll die Schaltfrequenz des Umrichters signifikant angehoben werden. Das wiederum erlaubt eine erhebliche Reduktion von Masse und Volumen der stromtragenden Komponenten wie Netzdrosseln – der platzmäßig dominanten Komponente im Stromrichter – und Motordrosseln, Stromschienen und Schaltgeräten. Das Projekt plant die Erforschung, Umsetzung und Validierung der Innovationen vom Halbleiter bis zum Umrichtertest in einer Windenergieanlage. Im Teilvorhaben der Universität Rostock werden schwerpunktmäßig folgende Themenbereiche bearbeitet: Innovative Ansteuerkonzepte für SiC-MOSFET zur Vermeidung negativer Gate-Source Spannungen, zur Verbesserung der Kurzschlussfestigkeit und zur Reduktion der Schaltverluste. Stromrichtertechnik für SiC-MOSFET Module hoher Leistung, insbesondere Schwingungsbedämpfung und Parallelschaltung. Lastwechseltests von SiC-Modulen unter windapplikationsspezifischen Randbedingungen. Hybridschalter als kostenoptimierter Kompromiss zwischen konventionellen und Full-SiC Lösungen. Auslegungsrechnungen am Beispiel generischer Typ 3 und Typ 4 Windenergieanlagen zur Ermittlung der Leistungsfähigkeit und Effizienz von SiC Wind-Umrichtern.