Mitglied der Fakultät Ingenieurwissenschaften

 Forschung

• Analoge und digitale Regelungsverfahren für DC-DC-Wandler
• Messung von hochfrequenten Strömen in leistungselektronischen Schaltungen
• Auslegung von resonant gekoppelten Systemen zur drahtlosen Energieübertragung

Im Zuge der fortschreitenden Energiewende stehen grüne und nachhaltige Stromversorgungen unter erheblichem Innovationsdruck. Dieser speist sich zum einen aus den Forderungen nach einer gesteigerten Energieeffizienz, einer Miniaturisierung der Schaltungen sowie einer deutlichen Kostensenkung. Zum anderen rücken aufgrund der angespannten Versorgungslage auf dem Weltmarkt auch strategische Aspekte zur Verfügbarkeit von (Teil-)Technologien in den Fokus. Die Bewältigung dieser Herausforderungen ist entscheidend, um die Vorteile der Resonanzkoppel-Technologie voll auszuschöpfen und zukünftige Stromversorgungssysteme effizienter und nachhaltiger zu gestalten.

Förderung: SMWK
Projektlaufzeit: 08/2024 - 06/2026

Projektseite ENABLE

Damit Strom dort ankommt, wo er benötigt wird, muss er verteilt, gewandelt und geregelt werden. Das ist die Aufgabe der Leistungselektronik. Denn leistungselektronische Stromversorgungen schließen Technologien wie Photovoltaik, Elektromobilität oder Wärmepumpen überhaupt erst an das Stromnetz an. Hier erzielte Fortschritte tragen damit flächendeckend zur Reduktion von Energiebedarf und Treibhausgas-Emissionen bei. Unter besonderer Belastung stehen die verbauten Leistungshalbleiter. Nicht nur elektrisch, sondern auch thermisch tragen sie eine Hauptlast in jeder Stromversorgung. Ein effizientes Design der Stromversorgungen mit hohem Wirkungsgrad, hoher Leistungsdichte und geringem Ressourceneinsatz setzt daher möglichst genaue Kenntnisse über die elektrischen und thermischen Eigenschaften voraus. Für moderne Leistungshalbleiter lassen sich diese aber nur schwer bestimmen. Denn wenn Ströme von bis zu hundert Ampere bei mehreren hundert Volt Spannung im unteren Nanosekunden-Bereich geschaltet werden, dann kommt auch moderne Messtechnik an ihre Grenzen. PULSAR soll entsprechende Messungen an der HTWK ermöglichen.

Förderung: SMWK
Projektlaufzeit: 11/2023 - 12/2024

Projektseite PULSAR

Die zunehmende Elektrifizierung des Verkehrssektors stellt den stabilen Netzbetrieb vor neue Herausforderungen. So zählt bspw. das Ladeverhalten im Niederspannungsnetz laut der nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina zu einer von drei typischen Ursachen für zukünftige Netzengpässe. Elektrofahrzeuge können aber auch ein Teil der Lösung sein: Mit den bis 2030 geplanten Elektrofahrzeugen steht ein sehr hohes Speicherpotenzial zur Verfügung, welches jedoch nur durch bidirektionales Laden erschlossen werden kann. Hierfür entwickelt das FTZ im Projekt „noLIMIT“ neuartige Leistungselektronik für bidirektionale Hochleistungsladesäulen. Als Schlüssel für Sektorenkopplung sollen die Ladesäulen zu einem effizienten Netzbetrieb beitragen und mit innovativen Konzepten die hochautomatisierte Fertigung in Deutschland ermöglichen.

Förderung: BMWK, BMUV
Kooperationspartner: Siemens Aktiengesellschaft
Projektlaufzeit: 10/2023 - 09/2025

Projektseite noLIMIT

Im Projekt SMITH soll ein neues Messsystem für die strombasierte Verlustleistungsmessung in leistungselektronischen Schaltungen und Bauelementen entwickelt werden. Speziell für den hochfrequenten Betrieb von Wide-Bandgap-Halbleitern auf Basis von Siliziumkarbid und/ oder Galliumnitrid sollen bestehende Lösungen verglichen und neue erforscht werden. Um gleichzeitig eine hohe du/dt-Festigkeit sowie eine hohe Bandbreite zu ermöglichen, erfolgt eine leiterplattenbasierte Realisierung.

Förderung: SMWK, SAB
Projektlaufzeit: 02/2022 - 12/2022

Projektseite SMITH