Leistungselektronik und Netztechnologien im Multi-Megawatt-Bereich

Visualisierung des »Zentrums für Leistungselektronik und nachhaltige Netze« in der Zinkmattenstraße in Freiburg: Hauptgebäude (links) und Labor (rechts).

Erforschung von Smart-Energy-Konzepten

Unser Smart-Energy-Labor verfügt über eine vollständige Ausstattung von regenerativen und effizienten sowohl elektrischen als auch thermischen Erzeugern und Speichern zukünftiger Ein- und Mehrfamilienhäuser.

Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze

Das  »Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze« verfügt über eine weltweit einmalige Infrastruktur sowie eine einzigartige Laborausstattung.

Durch unser TestLab Power Electronics verfügen wir über langjährige Erfahrung beim Testen, Charakterisieren und Optimieren von leistungselektronischen Komponenten und Systemen.  Damit sind wir u.a. in der Lage die Rückwirkungen von Wechselrichtern auf allen Netzebenen sehr genau zu untersuchen. Dank eines eigenen, auf 40 MVA ausgelegten Anschlusses unserer neuen Labors an die 110 kV Netzebene, können bei uns Stromrichter bis in den Multi-Megawatt-Bereich betrieben werden. Neben der Konformität mit neuesten Netzanschlussrichtlinien, wie z.B. HVRT und LVRT, testen wir auch die Stabilität und Zuverlässigkeit von Erzeugungsanlagen und deren Komponenten. Parallel dazu werden in unseren Labors auch Wechselrichter für die Nieder- und Mittelspannung entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Anwendungen und in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden entwickelt. Wir begleiten diese von der ersten Idee bis zur Serienfreigabe.

Darüber hinaus verfügt das »Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze« über eine vollständige Ausstattung an dezentralen Erzeugungstechnologien, Energiespeichern sowie Lasten für zukünftige Wohn- und Gewerbegebäude zur Erforschung von Smart-Energy-Konzepten. Es können anhand dieser kombinierten Strom-Wärme-Infrastruktur sowohl Einzelsysteme als auch Gesamtkonzepte von Systemanbietern in einer realitätsnahen Umgebung getestet werden. Kundenspezifische Untersuchungen wie die Bewertung von Netzverträglichkeit, Effizienz oder Geschäftsmodellen führen wir mit Hilfe individueller Referenzszenarien durch. Des Weiteren werden intelligente Betriebsführungskonzepte sowie vernetzte Regelungssysteme entwickelt und auf Prototypen implementiert und getestet.

 

Technische Ausstattung

Hochspannungssanschluss für Forschungszwecke

110 kV / 20 kV / 40 MVA Anschluss für reine Forschungszwecke

Hochpräzise und breitbandige Strom- und Spannungsmessung auf allen Spannungsebenen

20 kV / 20 MVA Mittelspannungsanschlüsse mit getrennten Schaltanlagen

Gasanschluss für den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen

Hardware-In-the-Loop Echtzeitsimulationssystem (OPAL-RT)


Mittelspannungslabors und -prüffelder

2x 2,5 MVA Transformatoren von 20 kV auf 3, 6, 10, 20, 30 und 36 kV

200 kVA Transformator von 230 V auf 3 … 36 kV bei 16,67 Hz

660 kW DC-Quellen von 3 … 40 kV

Ohm’sche Lasten bis zu 36 kV und 1 MW

Teststände für statische und dynamische Halbleitercharakterisierungen bis zu 20 kV / 1000 A


Niederspannungslabors und -prüffelder

2x 3,2 MVA parallelschaltbare Transformatoren von 20 kV auf 300 … 1000 V

6 MW / 1500 V DC-Quellen bzw. PV-Simulatoren

1 MVA rückspeisefähiger Netzsimulator mit hoher Bandbreite

7 MVA stationäre LVRT- und HVRT-Anlage (in Planung)

R, L, C Lasten bis zu 1 MVA u.a. für anti-islanding Test (in Planung)

160 kVA elektronischer Maschinenemulator

Teilentladungsmessstand (in Planung)


Testfeldausstattung

1 MWp PV-Freiflächenanlage

4,5 MVA mobile LVRT-Anlage (40‘ Container)

GPS-Synchronisierung mit bis zu 96 Messkanälen

Abtastrate bis zu 1.000 kHz (1 MHz)

Hochgenaue Leistungsmessgeräte bis 5.000 A / 1.000 V


Smart-Energy-Labor

Simulator für elektrische Lasten zur Einstellung von sekundengenauen Profilen

PV-Simulator zur Bereitstellung einer sekündlich aufgelösten UI-Charakteristik

Rechnergestützter »Hardware-In-the-Loop«-Emulator zur Abbildung thermischer Lastgänge

Teststand für gängige Batteriespeichersysteme

Vernetzte Ladestationen für die Integration von E-Fahrzeugen in Haushalte oder intelligente Quartiere

Umfangreiches Monitoring zur Bewertung der System-Performance vs. Referenzszenarien