Hocheffizienter 5 kW DC/DC Wandler für ein Niedervolt-Batteriespeichersystem
© Fraunhofer ISE
Hocheffizienter 5 kW DC/DC Wandler für ein Niedervolt-Batteriespeichersystem.

Hocheffizienter 5 kW DC/DC Wandler für ein Niedervolt-Batteriespeichersystem#

Passende Leistungselektronik ist eine zentrale Komponente zur Aufbereitung und Verteilung von elektrischer Energie aus regenerativen Energiequellen.

Umrichtersysteme

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Unser Fokus beim Thema »Umrichtersysteme« liegt auf folgenden Arbeitsgebieten:

Leistungselektronik für Photovoltaik- und Speichersysteme

Leistungselektronik für Elektromobilität und Netzintegration

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Die Dekarbonisierung des Energiesystems in den Sektoren Strom und Verkehr ist für den Erhalt unserer Lebensgrundlage unerlässlich.  Weltweit wird dabei die Rolle der Erneuerbare Energien, der Energiespeicherung und der Elektromobilität entscheidend sein, damit der CO2-Ausstoß signifikant reduziert werden kann.  Für die hierfür notwendige Transformation des bisherigen fossilen Energiesystems werden wir in Zukunft eine Vielzahl an leistungselektronischen Systemen benötigen, welche für die Wandlung, die Speicherung und die Verteilung der elektrischen Energie notwendig sind.  

Im Rahmen des Themas »Umrichtersysteme« verfügt das Fraunhofer ISE über eine langjährige Erfahrung in der Entwicklung von kundenspezifischer Leistungselektronik. Die Motivation und das Selbstverständnis der Abteilung liegen in der anwendungsoffenen Entwicklung von Umrichtersystemen für die Energie- und Verkehrswende. Passende leistungselektronische Systeme, welche nach wirtschaftlichen und technischen Aspekten schon heute die nächste Generation darstellen,  sind dabei zentralen Komponenten, sowohl zur Aufbereitung der elektrischen Energie als auch zur Systemintegration in ein immer komplexeres und intelligenteres Energie- und Verkehrssystem.

Durch innovative Hardware-Designs, in Kombination mit neuesten Halbleitertechnologien, und optimierten Aufbau-, Verbindungs- und Kühlstrukturen können wir kompakte und hocheffiziente Umrichtersysteme in nahezu allen Leistungsklassen entwickeln. Diese können sowohl für netzgebundene, für netzferne als auch für hybride Anwendungen mit der entsprechenden Regelungstechnik ertüchtigt werden. Neben unseren Forschungstätigkeiten verstehen wir uns vor allem als Ideengeber für seriennahe Leistungselektronikentwicklungen, welche die Entwicklungstrends der nächsten Generation aufzeigen. 

Unsere FuE-Leistungen umfassen:

  • Machbarkeits- und Konzeptstudien für leistungselektronische Wandler
  • Hocheffiziente und kompakte Umrichtersysteme (stationär/mobil)
  • Konduktive und induktive Energieübertragungssysteme
  • Integration der Umrichter nach gerätespezifischen Normen
  • Innovative Regelungstechnikkonzepte und Softwareentwicklung
  • Vermessung, Charakterisierung und Optimierung bestehender Konzepte und Geräte

Zu diesem Thema aus unserem Forschungsblog »Innovation4E«:

Kampf den Verlusten: Leistungselektronik für Energiespeicher

Blogbeitrag von Stephan Liese

Stephan LieseIm Zuge der Energie- und Verkehrswende haben Energiespeichersysteme in den vergangen Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Speichersysteme, unabhängig von ihrer Technologie, werden in Zukunft zum einen für die Kompensation der fluktuierenden Einspeisung durch erneuerbare Energie hin zu einer regenerativen Vollversorgung eine zentrale Rolle spielen. Zum anderen gewinnen sie durch die Elektromobilität an Bedeutung. Passende Leistungselektronik für Energiespeicher ist dabei eine zentrale Komponente- sowohl zur Aufbereitung der elektrischen Energie als auch zur Systemintegration in ein immer komplexeres und intelligenteres Energie- und Verkehrssystem.

Weiterlesen auf blog.innovation4e.de

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In Ergänzung zu unserer Forschungstätigkeit zum Thema »Umrichtersysteme« betreiben und verantworten wir das Power Converter Lab im »Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze« am Standort Zinkmattenstraße. Durch den Standort ist eine enge Anbindung an die Schwesterabteilungen mit dem Multi-Megawatt Lab und dem Medium Voltage Lab, so dass nach Absprache auf die dort vorhandene Infrastruktur zurückgegriffen werden kann.

Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze

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Ausgewählte Forschungsprojekte#

Power4re

Zuverlässige Umrichter für die regenerative Energieversorgung

HYBAT

Hybride Lithium-Ionen-Batteriespeicherlösung mit 1500 V Systemtechnik, innovativem Thermomanagement und optimierender Betriebsführung

HiPoInd

High Power Inductive – Automatisierte, kabellose Schnellladetechnologie für autonome mobile Roboter und Flurförderzeuge

LUIZ

Leistungselektronik – Intelligent und Zuverlässig

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Stephan Liese

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Stephan Liese

Umrichtersysteme

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

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Veröffentlichungen#

 

YearTitle/AuthorDocument Type
20215-kW-DC/DC-Wandler mit hohem Teillastwirkungsgrad für 48-V-Heimspeicher
Hercegfi, P.
Conference Paper
2021Series-Resonant-Converter with Galvanic Isolation and >99% Efficiency
Bornwasser, J.
Conference Paper
2021Universelle Umrichterregelung für ein- und dreiphasige Systeme im Netzparallel- und Inselnetz-Betrieb
Siedle, C.; Reichert, S.; Stickan, B.; Rauscher, M.
Conference Paper
2020Analysis and Design of a Novel Six-Switch Five-Level Active Boost Neutral Point Clamped Inverter
Siwakoti, Y.P.; Palanisamy, A.; Mahajan, A.; Liese, S.; Long, T.; Blaabjerg, F.
Journal Article
2019Bidirectional inductive charging systems economical in the electricity grid: Development and application of a technology to boost electric mobility
Schumann, P.; Borrmann, D.; Mahajan, A.; Mittelsdorf, M.; Schember, T.
Conference Paper
2019Indirect Model Predictive Control of a Three-Phase Grid-Connected Siwakoti-H Inverter
Waris Begh, M.A.; Liegmann, E.; Karamanakos, P.; Mahajan, A.; Siwakoti, Y.P.; Kennel, R.
Conference Paper
2019A Novel Seven-Level Active Neutral-Point-Clamped Converter With Reduced Active Switching Devices and DC-Link Voltage
Siwakoti, Y.P.; Mahajan, A.; Rogers, D.J.; Blaabjerg, F.
Journal Article
2019Spectrum Shaping Methods for Predictive Control Approaches Applied to a Grid-Connected Power Electronics Converter
Stickan, B.; Rutquist, P.; Geyer, T.; Diehl, M.
Conference Paper
2018Dimensioning and comparison of circular and double D coil geometries for inductive charging of electric vehicles
Mahajan, A.; Reichert, S.; Nehlert, F.
Conference Paper
2018A New Seven-Level Active Boost Neutral Point Clamped (7L-ABNPC) Inverter
Siwakoti, Y.P.; Liese, S.; Mahajan, A.; Palanisamy, A.; Rogers, D.; Blaabjerg, F.
Conference Paper
2018A New Three-Level Three-Phase Boost PWM Inverter for PV Applications
Palanisamy, A.; Mahajaran, A.; Liese, S.; Siwakoti, Y.; Long, T.; Forati Kashani, O.; Blaabjerg, F.
Conference Paper
2018Which digital energy services improve energy efficiency?: A multi-criteria investigation with European experts
Goldbach, K.; Rotaru, A.M.; Reichert, S.; Stiff, G.; Gölz, S.
Journal Article
2017A 70 kW next generation three-phase solar inverter with multiple MPPTs using advanced cooling concept and stacked-PCB architecture
Freiche, R.; Franz, S.; Fink, M.; Liese, S.
Conference Paper
2017Comparison between grid-feeding and grid-supporting inverters regarding power quality
Reichert, S.; Griepentrog, G.; Stickan, B.
Conference Paper
2017Comparison of FPGA based control strategies (DDSRF-PI vs. State-Space Control) for grid connected inverters under grid disturbances
Mittwede, E.; Kern, J.; Schönberger, S.; Stickan, B.
Conference Paper
2017Highly efficient and compact single phase PV inverter with GaN transistors at 250 kHz switching frequency
Derix, D.; Hensel, A.; Freiche, R.
Conference Paper
2017Improved AC-current control based on state space control applied to solar string inverters
Rapp, T.; Liese, S.; Siedle, C.; Brand, M.; Rossa, A.J.
Conference Paper
2017Machine code functions in BIM for cost-effective high-quality buildings
Maurer, C.; Sprenger, W.; Franz, S.; Lodewijks, J.; Rüppel, U.; Kuhn, T.
Conference Paper
2017Machine-code functions in BIM for cost-effective high-quality buildings
Maurer, C.; Sprenger, W.; Franz, S.; Boudhaim, M.; Lodewijks, J.; Rüppel, U.; Kuhn, T.E.
Journal Article
2017Modulation scheme to improve the efficiency for low load operating points for a dual active bridge DC/DC-converter
Khani, M.
Conference Paper
2016DC/DC-converter for modular coupling of 48 V battery packs to a high voltage DC bus
Eberlin, M.; Khani, M.
Conference Paper
2016Design and development of LLC DC/DC converter for fuel cell range extender application
Mahajan, A.; Reichert, S.
Conference Paper
2016A novel control algorithm for grid-connected inverters improving power quality using voltage control and virtual impedance
Reichert, S.; Stickan, B.
Conference Paper
2016Stability analysis of droop-control in diesel-hybrid systems
Reichert, S.; Singer, R.
Conference Paper
2015Comparison of continuous and transition mode in a PV-booster with GaN-transistors and switching frequencies up to 250 kHz
Derix, D.; Freiche, R.; Schöner, C.; Hensel, A.
Conference Paper
2015Comparison of different control strategies for series-series compensated inductive power transmission systems
Tritschler, J.; Goeldi, B.; Reichert, S.; Griepentrog, G.
Conference Paper
2015Measurement results of a 22 kW bidirectional inductive charger
Goeldi, B.; Tritschler, J.; Reichert, S.
Conference Paper
2015Zukunftsfähige Systemtechnik für PV-Großkraftwerke mit erhöhtem Spannungsniveau
Liese, S.; Rogalla, S.; Schönberger, S.; Venkatapathi, R.
Conference Paper
2014Hoch effiziente induktive und konduktive Ladesysteme für die Elektromobilität durch den Einsatz von SiC Halbleitern: Vortrag gehalten auf dem 3. Symposium Elektromobilität 2014, Ostfildern/Stuttgart, Germany, 20.05.2014
Reichert, S.; Tritschler, J.; Goeldi, B.
Presentation
2014Innovative state-space controller for an optimized low-voltage-ride-through behaviour
Eberlin, M.; Siedle, C.; Reichert, S.
Conference Paper
2014Neue Reglerstruktur für Netz- und Inselwechselrichter
Abbassi, N.; Reichert, S.
Conference Paper
2014Novel control structure for grid connected and islanding inverters
Abbassi, N.; Reichert, S.
Conference Paper
2014Power Electronics for Utility Scale PV Power Plants with Voltages Up to +/- 1500 VDC
Görden, T.; Liese, S.; Rogalla, S.; Venkatapath, R.
Conference Paper
2014A practical investigation of a high power, bidirectional charging system for electric vehicles
Tritschler, J.; Reichert, S.; Goeldi, B.
Conference Paper
2014System technology for the next generation village energy supply
Eberlin, M.; Reiners, F.; Stalter, O.; Franz, S.
Conference Paper
2014Verhalten eines dreiphasigen Dreipunkt-Wechselrichters mit Netzstrom-Zustandsregler bei dynamischen Einbrüchen der Netzspannung
Eberlin, M.; Reiners, F.; Siedle, C.; Stalter, O.
Conference Paper
2013Design and dimensioning of a highly efficient 22 kW bidirectional inductive charger for E-mobility
Goeldi, B.; Reichert, S.; Tritschler, J.
Conference Paper
2013Hocheffiziente, brührungslose und bidirektionale Energieübertragung für die Elektromobilität
Tritschler, J.; Reichert, S.; Goeldi, B.
Conference Paper
2013Innovative Leistungselektronik für photovoltaische Inselsysteme mit hybrider Blei-Lithium Batterie
Eberlin, M.; Reiners, F.; Stalter, O.
Conference Paper
2013Lichtbogendetektion in PV-Anlagen
Grab, R.; Häberlin, H.; Schmitz, R.; Philipp, S.; Schmidt, H.; Franz, S.; Laukamp, H.; Bopp, G.; Reil, F.
Conference Paper
2013Untersuchung des LVRT-Verhaltens parallelbetriebener PV-Zentralwechselrichter
Doetter, G.; Rogalla, S.; Bihler, N.; Siedle, C.; Burger, B.; Schaupp, T.; Kempen, S.; Garber, T.; Landwehr, F.; Lotzkat, W.; Ackermann, R.
Conference Paper
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