Der Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antreibe gliedert sich in drei Schwerpunktbereich, die entsprechendes Equipment betreiben:

• Leistungshalbleitersimulation
• Gatetreiber-Entwurf, Leistungshalbleitercharakterisierung und Umrichtertopologien
• Netzregelung

Leistungshalbleitersimulation

Für die Simulation von Leistungshalbleitern stehen moderne und leistungsstarke CentOS-Server mit mehr als 100 Prozessor-Kernen und einigen Terrabyte Arbeitsspeicher zur Verfügung, auf denen TCAD-Simulatoren laufen.

Gatetreiber-Entwurf, Leistungshalbleitercharakterisierung und Umrichtertopologien

Die neusten Leistungshalbleiter und deren Gatetreiber werden in sechs Hochvolt-Testzellen untersucht. Dabei können Spannungen bis 5,5kV erzeugt und Zwischenkreiskondensatoren aufgeladen werden. Ein durchdachtes Sicherheitskonzept mit vollständig isolierter Benutzerschnittstelle, zwangsläufigem Berührungsschutz in Form von begehbaren Testzellen und dem Kurzschließen aller Energiespeicher mit Hilfe von Mittelspannungstrennschaltern minimieren das Risiko für den Benutzer. Standardisierte Prüfaufbauten, modernste Messtechnik und ein internes Schulungsprogramm garantieren eine hohe Messqualität.

Zusätzlich stehen noch zwei Hochleistungseinspeisungen mit 2x 60kW, Präzisionskühlgeräte, Hochstromquellen mit bis zu 3kA und ein eigener Lastwechselcontainer zur Verfügung.

Netzregelung

Im Bereich der Netzregelung werden neue Verfahren mit Hilfe von Matlab Simulink, PLECS und PSCAD simuliert und auf einer skalierten Anlage getestet. Dabei können verschiedene Windparkkonfigurationen erzeugt und getestet werden. Eine skalierte HGÜ und verschiedene rotierende Lasten runden den Gesamtaufbau ab. Auch werden Umsetzungsprobleme, wie zum Beispiel verschiedene Bussysteme zur Übertragung von Messdaten, untersucht.

Das Gesamtsystem kann zusammen mit den Netzsimulatoren von Prof. Cai vom Lehrstuhl für Elektrische Energietechnik betrieben werden und bildet so ein lehrstuhlübergreifendes Forschungsobjekt, welches permanent erweitert wird, um aktuelle Fragestellungen zu bearbeiten.

Die Aufrechterhaltung der Stabilität des elektrischen Verbundnetzes ist eine Aufgabe die sowohl von Erzeuger- als auch Verbraucherseite wahrgenommen wird. Ein Beitrag zur Stabilisierung erfolgt durch sogenannte Netzdienstleistungen. Diese werden in der aktuellen Netzkonfiguration primär durch konventionelle Kraftwerke erbracht. zu diesen Funktionen gehören Momentanreserve sowie Primär- und Sekundärregelung.

Die Einflüsse einer netzdienlichen Regelung auf die Auslegung einer Windenergieanlage, insbesondere die mechanischen Komponenten und den Antriebsstrang, sollen mithilfe eines Teststandes experimentell untersucht werden. Die Windenergieanlage selbst wird dabei mit Hilfe von ISLE Umrichtern nachgebildet und erlaubt die Verschaltung verschiedener Netzkonfigurationen und Impedanzen. Auch können verschiedene Verbraucher wie zum Beispiel Asynchron- und Synchronmaschinen an diesem Netz betrieben werden. Das Labornetz wird im Bereich der Schutzkleinspannung betrieben und besitzt eine hohe Flexibilität.

Der Teststand wird für die Erforschung von neuen und bestehenden Hauptthemen der Industrie benutzt. Dabei steht das Zusammenspiel aus Umrichtergespeisten Netzen und deren Regler im Vordergrund und ist somit eine der aktuellsten Frage- und Problemstellungen im Stromnetz mit regenerativen Erzeugern.

Die Anlage ist gefördert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (Förderperiode 2014-2020).