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Verbundvorhaben: SupraGenSys – Entwurf, Optimierung und Bewertung von energieeffizienten, supraleitenden Generatorsystemen; Teilvorhaben: HW-Konzepte für Generator und Leistungselektronik.

Zeitraum
2019-12-01  –  2022-11-30
Bewilligte Summe
379.471,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE3010E
Leistungsplansystematik
Windenergieanlagen - Generator, elektrische Komponenten [EB1214]
Verbundvorhaben
01194970/1  –  SupraGenSys - Entwurf, Optimierung und Bewertung von energieeffizienten, supraleitenden Generatorsystemen
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)
Förderprogramm
Energie
 
Die wesentlichen Ziele dieses Teilvorhabens sind die konzeptionelle Auslegung eines Generators für eine getriebelose WEA mit supraleitender Ständerwicklung sowie die Erarbeitung von HW-Konzepten und experimentelle Vermessung von Leistungshalbleitern für die leistungselektronische Anbindung der WEA an das elektrische Versorgungsnetz. Aufgrund seiner Erfahrungen auf dem Gebiet der elektrischen Maschinen und der Leistungselektronik bearbeitet das ETI innerhalb des Gesamtvorhabens wesentliche Aspekte der Maschinenauslegung und der Stromrichtertechnik für WEAs mit supraleitendem Generator. Hinsichtlich des Generators gehören dazu die konzeptionelle elektromagnetische Auslegung des Generators und die Analyse dessen thermischen Verhaltens mittels analytischer und numerischer CFD-Verfahren. Die Ergebnisse sind ein wesentlicher Bestandteil der konzeptionellen Gesamtauslegung einer getriebelosen HTS-WEA mit einer Leistung von ca. 10 MW und einer Bemessungsdrehzahl von ca. 10/min bei einem Bemessungs-Drehmoment von ca. 10 MNm. Hinsichtlich der leistungselektronischen Anbindung an des elektrische Netz soll auf der Basis bekannter Stromrichtertopologien eine möglichst ideale Schnittstelle zwischen dem 'kalten' und 'warmen' Teil Netzanbindung definiert werden. Dazu werden zunächst geeignete Modelle der Stromrichter einschließlich der wesentlichen Halbleitereigenschaften aufgebaut. Bei den anschließenden experimentellen Voruntersuchungen liegt der Fokus des ETI auf der Vermessung des dynamischen Schaltverhaltens der Leistungshalbleiter im gesamten relevanten Temperaurbereich. Dazu muss zunächst eine geeignete Testumgebung zur Charakterisierung der Halbleiter aufgebaut werden. Die so gewonnenen Verlustdaten in Abhängigkeit von Strom, Spannung und Temperatur können dann im Rahmen des Gesamtvorhabens in den Modellen für die Berechnung verschiedener WEA-Konfigurationen verwendet werden.
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