Aufbau und Inbetriebnahme eines Solid-State-Transformators zur AC/DC-Netzkupplung

  • Motivation

    Das Stromnetz ist derzeit fast ausschließlich als 50Hz-Wechselstromnetz ausgeführt. Transformatoren verbinden die unterschiedlichen Netzebenen miteinander. Durch die Energie- und Verkehrswende nimmt durch den Zubau von Photovoltaik, Windenergie und Elektrofahrzeug-Ladestationen der Anteil an Gleichspannungs-Erzeugern und -Verbrauchern zu. Am ETI wird daher an Umrichtern für zukünftig DC-Netze und hybride AC/DC-Netze geforscht. Zur Kopplung unterschiedlicher Netzebenen sind Solid-State-Transformatoren (SST) notwendig, die neben der Wandlung der Spannung auch die galvanische Trennung der Netzebenen realisieren.

    In einer vorangegangenen Abschlussarbeit wurde eine Leistungszelle für einen SST zur Netzkupplung geplant, aufgebaut und in Betrieb genommen. Die Leistungszelle verfügt über die notwendige Leistungselektronik, einen Mittelfrequenz-transformator sowie eine FPGA-Steuereinheit. In dieser Abschlussarbeit soll das Gesamtsystem des SST aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Neben dem Hardwareaufbau muss die Firmware der Leistungszelle und des Gesamtsystems entwickelt werden. Außerdem muss ein Betriebsführungskonzept erarbeitet werden.

    Aufgabenstellung

    • Einarbeitung in die Funktionsweise und den Aufbau eines Solid-State-Transformers
    • Auslegung der Filterkomponenten für das Gesamtsystem
    • Weiterentwicklung der Firmware für die Umrichterzellen
    • Entwurf und Implementierung einer Software für die Betriebsführung des SST
    • Aufbau und Inbetriebnahme der Hardware des Umrichtersystems