







Forschungsschwerpunkt
Unter dem Leitmotiv „Robuste Leistungselektronik für die Antriebs- und Energietechnik“ stehen die Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe.
Leistungshalbleiter
Die Kernkompetenz des Lehrstuhls liegt an der Schnittstelle zwischen Leistungshalbleitern und Umrichtern. Fundierte Kenntnisse und Erfahrungen liegen sowohl zu halbleiterphysikalischen Vorgängen in leistungselektronischen Bauelementen als auch zu den Anforderungen von Umrichtern hoher Leistung vor. Darauf aufbauend werden wissenschaftliche Fragestellungen zum Kurzschlussverhalten von IGBT, zum Einfluss der Ladungsträgerdynamik auf das Schaltverhalten von IGBT, zum Fehlerverhalten von Leistungshalbleitern, zur Ansteuerung rückwärts leitfähiger IGBT, zu Hybridschaltern aus Si-IGBT und SiC-MOSFET und zum Einsatz von SiC-MOSFET in Hochleistungsstromrichtern bearbeitet.
Zur Bearbeitung dieser Aufgabenstellungen stehen für die Leistungselektronik Prüfplätze für die elektrische und thermische Charakterisierung von hochsperrenden Leistungshalbleitern zur Verfügung, wobei Spannungen bis 5kV und Ströme bis in den zweistelligen und für die Untersuchung von Fehlerfällen auch dreistelligen kA Bereich erreicht werden. Die Bauelementsimulation erfolgt mit modernen FEM Programmen, wobei gerade die Verknüpfung aus Simulation und Messtechnik die Möglichkeit zum vertieften Verständnis der Vorgänge in den Leistungshalbleitern und der Wechselwirkung mit der Schaltungsumgebung und der Ansteuerschaltung führt.
Umrichterregelung
Die Kenntnisse des Lehrstuhls für Elektrische Energieversorgung und des Lehrstuhls für Leistungselektronik werden für die Erforschung der Regelung von Umrichtern am Netz zusammengeführt. Bearbeitet werden Regelungskonzepte für HVDC gekoppelte Offshore Inselnetze und für netzbildende Regelung von Windenergieanlagen sowie Multiterminal-HVDC-Systemen. Erforscht wird auch der Einfluss der Lasten auf die Stabilität des Verbundnetzes.
Das Knowhow des Lehrstuhls zu Leistungshalbleitern, zur Umrichterhardware und zu Steuerungskonzepten bündelt sich in der Erforschung insbesondere von Mehrpunktumrichtern mit und ohne zentralem Zwischenkreis, deren Steuerung und Regelung sowie dem Fehlerverhalten. Behandelt werden Modulare Mehrpunktumrichter, Drei- und Fünfpunkt-Umrichter, parallelisierte Zweipunktumrichter und Stromzwischenkreis-Umrichter.
Für regelungstechnische Fragestellungen steht ein umfangreiches Modellnetz mit zahlreichen Umrichtern zwar kleiner Leistung aber leistungsfähiger Regelung, doppelt gespeisten Asynchrongeneratoren, Synchrongeneratoren, verschiedenen Lasten und leistungselektronischen Netznachbildungen zur Verfügung, das kontinuierlich weiter ausgebaut wird.