Entwicklung innovativer Regler-Konzepte für Wechselrichter

Hybrid-Kraftwerk bestehend aus PV-System, Speichereinheit (EBU) und Diesel Genset (GPU).

Wechselrichter in Netzen

Im Thema Wechselrichter in Netzen beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten

 

Leistungselektronik für Stromnetze

 

Hochleistungs­umrichter

Im heutigen stark wachsenden Marktumfeld für große Wechselrichter werden Lösungen, die gut auf das jeweilige Einsatzgebiet zugeschnitten sind, zum Wettbewerbsvorteil für die Anbieter. Ein typisches Beispiel dafür sind modulare Wechselrichtereinheiten für den Einsatz in PV-Kraftwerken oder in Batterieanlagen im Multi-Megawatt-Bereich. Neben der Entwicklung solcher Komponenten beschäftigen wir uns auch mit der Auslegung des Gesamtsystems. Wir erarbeiten dabei innovative Konzepte und Lösungen und setzen diese mit unseren Industriepartnern in Form von Optimierungen oder neuen Komponenten um. Zur Inbetriebnahme und Charakterisierung von Wechselrichtern steht uns in diesem Zusammenhang das Multi-Megawatt-Lab als Teil unseres Zentrums für Leistungselektronik und nachhaltige Netze zur Verfügung.

Dadurch, dass Erzeuger, Speicher und Lasten zunehmend über Wechselrichter ans Netz angeschlossen werden, erleben wir eine starke Transformation unseres Energiesystems. Einspeisende Wechselrichter müssen deshalb bereits wichtige Systemdienstleistungen bereitstellen wie z.B. lokale Spannungsregelung oder Frequenzhaltung. Es werden nun weitere Funktionen benötigt um das Stromnetz auch bei geringer oder völlig fehlender Einspeisung aus rotierenden Generatoren stabil zu halten. Am Beispiel sogenannter Microgrids erproben wir neue Verfahren wie z.B. die Spannungs- und Frequenzbildung oder die Bereitstellung von Momentanreserve. Darüber hinaus können wir durch neue Simulations- und Analysemethoden die Wechselwirkungen zwischen Wechselrichtern und Stromnetz beurteilen. Durch neue Verfahren können dann gezielte Bedämpfungen von Resonanz- und Oberschwingungseffekten eingesetzt werden.

In unserem TestLab Power Electronics charakterisieren wir für Sie: PV-Wechselrichter, Batterieumrichter, BHKW, DC/DC-Wandler, uni- und bidirektionale Ladegeräte, modulintegrierte Elektronik von Watt bis Megawatt.

 

TestLab Power Electronics

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

Zukunftskraftwerk PV

Konzept für Wechselrichter-Regler in PV-Kraftwerken

 

OVRTuere

Over Voltage Ride Through – Zeitweilige Überspannungen und abgeleitete Regeln für einen effizienten und sicheren Netzbetrieb

Sönke Rogalla

Contact Press / Media

Sönke Rogalla

Wechselrichter in Netzen

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5454

Kerstin Stehle

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Kerstin Stehle

Assistenz

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-2140

Veröffentlichungen

 

YearTitle/AuthorDocument Type
2019Applications of SiC Devices
Kranzer, D.; Hensel, A.; Thoma, J.; Armbruster, C.; Hercegfi, P.; Schönberger, S.
Book Article
2019Tiefsetzsteller für den Einsatz von 1500-V-PV Modulen an 1000-V-Wechselrichterbrücken: Paper präsentiert beim 34. Symposium Photovoltaische Solarenergie, 19.-21. März 2019, Koster Banz, Bad Staffelstein
Siedle, Christoph; Liese, Stephan; Ulbrich, Sebastian; Göbkes, Helmut
Conference Paper
2019Untersuchung einer galvanisch getrennten DC/DC-Topologie als Eingangsstufe eines PV-Modulwechselrichters mit Teilstringanbindung: Paper präsentiert beim 34. Symposium Photovoltaische Solarenergie, 19.-21. März 2019, Koster Banz, Bad Staffelstein
Schöner, Christian; Rouffaud, Gilles; Probst, Leonhard; Schmidt, Heribert
Conference Paper
2018Design and Commissioning of a 10 kV Three-Phase Transformerless Inverter with 15 kV Silicon Carbide MOSFETs
Thoma, J.; Volzer, B.; Kranzer, D.; Derix, D.; Hensel, A.
Conference Paper
2018Galvanical isolated microinverter with GaN transistors for photovoltaic modules
Hensel, Andreas; Armbruster, Cornelius; Rouffaud, Gilles
Conference Paper
2018Lichtbögen und elektrische Sicherheit in PV-Heimspeichern: Poster präsentiert auf dem PV-Symposium 2018, Bad Staffelstein, Germany, 25.04.2018-27.04.2018
Eger, F.; Laukamp, H.; Bopp, G.
Poster
2018Maßnahmen zur Teillastoptimierung von Ladeelektronik in PV-Heimspeichersystemen
Armbruster, Cornelius; Probst, Leonhard; Gasser, Corentin; Schöner, Christian
Conference Paper
2018PV-Lichtbögen sicher erkennen
Eger, F.
Journal Article
2018PV-Lichtbögen sicher erkennen - der neue Produktstandard IEC 63027: Poster präsentiert beim PV-Symposium 2018, Bad Staffelstein, Germany, 25.04.2018-27.04.2018
Eger, F.
Poster
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
2017DC arc fault scenarios and detection methods in battery storage systems
Eger, F.; Bopp, G.; Freiberger, D.; Lang, N.; Laukamp, H.; Rouffaud, G.
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
2017Large scale investigation of harmonic summation in wind- and PV-power plants
Ackermann, Florian; Moghadam, Hasanali; Rogalla, Sönke; Santjer, Fritz; Athamna, Issam; Klosse, Rainer; Malekian, Kaveh; Adloff, Stephan; Meyer, Marc Florian; Kaatz, Gesa; Schulz, Detlef; Bitz, Alexander; Schaefer, Nils; Fricke, Bjoern; Ghouti, Mohamad El
Conference Paper
2017Lichtbögen und elektrische Sicherheit in PV-Heimspeichersystemen: Vortrag gehalten auf der 4. Deutschen Photovoltaikbetriebs- und Sicherheitstagung 2017, Berlin, 19. - 20. Oktober 2017
Laukamp, H.; Tschupp, J.
Presentation
2017Loss-reduced reactive power control strategies for transmission system support with renewable energy sources
Köppe, H.; Engel, B.; Grab, R.; Rogalla, S.
Conference Paper
2017Model predictive control of a 3-phase grid-connected B6-inverter with LCL-filter in abc-coordinates
Stickan, Benjamin; Reichert, Stefan; Diehl, Moritz
Conference Paper
2017Modular and compact 1 MW inverter in one 19ʺ rack for storage and PV
Hercegfi, Patrick; Schönberger, Stefan
Conference Paper
2017Modulation scheme to improve the efficiency for low load operating points for a dual active bridge DC/DC-converter
Khani, M.
Conference Paper
2017Symbiotic operation of wind and PV farms connected to the high voltage grid
Grab, R.; Rogalla, S.
Conference Paper
2017Untersuchung verschiedener Topologien zum Aufbau eines höchstintegrierten PV-Modulwechselrichter mit GaN-Transistoren
Hensel, A.; Schöner, C.; Fuller, M.
Poster
2016Central inverters and PV power plant concepts: Basic requirements, circuits, efficiency, reliability, cooling, power plant concepts, development trends, system design of PV power plants
Rogalla, S.
Conference Paper
2016Design and development of LLC DC/DC converter for fuel cell range extender application
Mahajan, A.; Reichert, S.
Conference Paper
2016Dynamische Stabilität von PV-Dieselsystemen
Singer, R.
Conference Paper
2016Grid codes for PV inverters: International requirements, low voltage ride trough (LVRT), inverter efficiency, harmonics, measurement results, field experience
Rogalla, S.
Conference Paper
2016Investigation of 3-level-topology MNPC for aerospace applications with SiC-MOSFET-based power modules
Schöner, C.; Hensel, A.; Zambrano Cambero, J.C.
Conference Paper
2016Microgrids and PV-Diesel Systems
Rogalla, 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
2016Source-driven and resonance-driven harmonic interaction between PV inverters and the grid
Rogalla, S.; Ackermann, F.; Bihler, N.; Moghadam, H.; Stalter, O.
Conference Paper
2016Stability analysis of droop-control in diesel-hybrid systems
Reichert, S.; Singer, R.
Conference Paper
2016Symbiotic Operation of Large Photovoltaic and Wind Power Plants
Grab, R.; Ackermann, F.; Rogalla, S.
Conference Paper
2016Übersicht: PV-Diesel-Systeme
Rogalla, S.
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
2015Elektrische Instabilitäten von PV-Kraftwerken - Verborgene Risiken für Qualität und Lebensdauer
Dötter, G.
Conference Paper
2015Photovoltaics in microgrids. An overview of grid integration and energy management aspects
Bacha, S.; Picault, D.; Burger, B.; Etxeberria-Otadui, I.; Martins, J.
Journal Article
2015Prüfungsmethoden und -ergebnisse von Lichtbogendetektoren
Dötter, G.
Conference Paper
2015Solarenergie zur Stromerzeugung
Kiefer, K.
Book Article
2015Zukunftsfähige Systemtechnik für PV-Großkraftwerke mit erhöhtem Spannungsniveau
Liese, S.; Rogalla, S.; Schönberger, S.; Venkatapathi, R.
Conference Paper
2014Central Inverters
Rogalla, S.,
Conference Paper
2014Dynamische Netzstützung großer Solarparks - Zertifizierung, Modellierung und Realität
Grab, R.; Dötter, G.; Bihler, N.; Rogalla, S.
Conference Paper
2014A future German energy systen with a dominating contribution from renewable energies: A holistic model based on hourly simulation
Palzer, A.; Henning, H.-M.
Journal Article
2014Grenzen und Heterogenität derzeitiger TR4-Modelle - Analyse unterschiedlicher Herangehensweisen für die Simulation von Wechselrichtern an Hand bestehender Modelle aus der Praxis
Bihler, N.; Grab, R.; Dötter, G.; Rogalla, S.
Conference Paper
2014A Highly Efficient DC-DC-Converter for Medium-Voltage Applications
Thoma, J.; Chilachava, D.; Kranzer, D.
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
2014Lichtbogendetektion in PV-Anlagen: Vortrag gehalten bei 3. Workshop PV-Brandschutz 2014, Köln, 03.04.2014
Grab, R.; Häberlin, H.; Borgna, L.
Presentation
2014Messtechnische Überprüfung der Summationsgesetze für Oberschwingungsemissionen: Überlagerung der Oberschwingungsemissionen von parallel betriebenen Solarwechselrichtern am Netzanschlusspunkt
Ackermann, F.; Dötter, G.; Singer, R.; Bihler, N.; Rogalla, S.
Conference Paper
2014Messtechnische Überprüfung der Summationsgesetze für Oberschwingungsemissionen: Überlagerung der Oberschwingungsemissionen von parallel betriebenen Solarwechselrichtern am Netzanschlusspunkt
Ackermann, F.; Dötter, G.; Singer, R.; Bihler, N.; Rogalla, 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
2014Rethinking solar resource assessments in the context of global dimming and brightening
Müller, B.; Wild, M.; Driesse, A.; Behrens, K.
Journal Article
2014Stable Operation of PV Plants to Achieve Fault Ride Through Capability - Evaluation in Field and Laboratory Tests
Doetter, G.; Ackermann, F.; Bihler, N.; Grab, R.; Rogalla, S.; Singer, R.
Conference Paper
2014System technology for the next generation village energy supply
Eberlin, M.; Reiners, F.; Stalter, O.; Franz, S.
Conference Paper
2014Techno-Economic Analysis of Utility Scale PV Power Plants with up to +/- 1500 VDC
Malachi, R.; Schönberger, S.; Mayer, J.; Kasemann, M.
Conference Paper
2014Testing PV central inverters' compliance with international grid codes
Grab, R.; Rogalla, S.; Singer, R.; Dötter, G.
Conference Paper
2013Analyse des Verbundbetriebs von PV-Zenteralwechselrichtern während Netzfehlern
Dötter, G.; Bihler, N.; Ackermann, F.; Singer, R.; Rogalla, S.; Burger, B.
Conference Paper
2013Analysis of power losses of a grid connected PV inverter with Si- and SiC-transistors for generation of reactive power
Wilhelm, C.; Thoma, J.; Derix, D.
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
2013Erarbeitung neuer Prüfmethoden für Lichtbogendetektoren: Vortrag gehalten auf dem 2. Workshop PV-Brandschutz, 24.01.2013, Freiburg
Grab, R.; Schmitz, R.
Presentation
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
2013Intelligenter Strommarkt 2020 - Flexibilisierung von Last- und Stromerzeugung
Gölz, S.; Erge, T.; Hollinger, R.; Laukamp, H.
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
2013PV fire hazard - analysis and assessment of fire incidents
Laukamp, H.; Bopp, G.; Grab, R.; Phillip, S.; Schmidt, H.; Reil, F.; Sepanski, A.; Thiem, H.; Vaasen, W.; Häberlin, H.; Heeckeren, B. van
Conference Paper
2013Studie "Photovoltaik auf Mittelspannungsebene"
Becker, G.; Dötter, G.; El-Barbari, S.; Mayer, O.; Möller, H.-J.; Rogalla, S.; Schwirtlich, I.; Stern, O.; Wieder, S.; Zettl, M.
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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