2015-08-01  –  2019-03-31

1.019.818,00 EUR

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), Freiburg im Breisgau, Baden-Württemberg

0325830A

Netze [EB1820]

01160547/1  –  Bidirektionaler Mittelspannungsumrichter mit Hochvolt-SiC-Bauelementen zur gesteigerten Integration erneuerbarer Energien und innerstädtischer Speicher und innovative Netzstrukturen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI6)

Energie

Ziel des Projektes ist die Demonstratorentwicklung eines hochkompakten einphasigen bidirektionalen AC/DC-Umrichters mit Hochvolt-SiC-Bauelementen für die Anbindung an das Mittelspannungsnetz. Die galvanische Trennung erfolgt hierbei über einen HF-Transformator. Die Leistung des Demonstrators wird um 100 kVA sein und der Wirkungsgrad soll über 96 % liegen. Die Schaltfrequenz kann je nach Betriebsart (resonant oder hart kommutiert) um 20-40 kHz betragen. Zunächst werden Messungen in den Unterwerken der VAG Freiburg durchgeführt, um den möglichen Speicher und Netzkopplungsbedarf bewerten zu können. Es wird ein Demonstrator mit neuartigen Hochvolt-SiC-Bauelementen aufgebaut. Hierzu werden mögliche Schaltungskonzepte analysiert und simuliert, um die optimale Topologie für den Demonstrator zu bestimmen. Es werden dabei auch resonante Topologien betrachtet. Die zum Einsatz kommenden SiC-Bauelemente werden hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften charakterisiert und für deren Ansteuerung werden entsprechende Schaltungen entwickelt. Um die hohe Dynamik der HV-SiC-Bauelemente möglichst voll ausschöpfen zu können, muss ein möglichst kompakter und niederinduktiver Leistungsstack entwickelt werden. Eine weitere Herausforderung besteht in der Wärmeableitung der elektrisch nicht isolierten HV-SiC-Bauelemente. Eine entsprechende Regelung soll entwickelt und implementiert werden. Der Demonstrator wird aufgebaut und am Netz in Betrieb genommen.