Forschunggruppe Leistungselektronik und elektrische Antriebssysteme
Kernkompetenz
➤ Stromversorgungen – effizient, kompakt und bereit für die hochautomatisierte Fertigung
Kurzportrait
Inhaltlich befasst sich die Professur maßgeblich mit Auslegung, Aufbau und Regelung modernster Topologien von AC/DC-, DC/AC- sowie DC/DC-Wandlern im unteren und mittleren Leistungsbereich. Ein Schwerpunkt liegt auf der seriennahen Realisierung der Wandler. Daneben zählen weiches Schalten, Auslegung und Charakterisierung induktiver Bauelemente sowie potenzialtrennende Topologien zum Fokus des Fachbereiches. Die Forschungsgruppe ist Kompetenzzentrum des ECPE – European Center for Power Electronics.
Unsere Erfahrungen speisen sich insbesondere aus der über 25-jährigen Tätigkeit in der Vorfeldentwicklung von Prof. Thomas Komma bei der Siemens AG. Das fundierte Fachwissen reicht von der Auslegung und Auswahl einzelner aktiver und passiver Komponenten über die Entwicklung von Prototypen bis hin zur Optimierung von Leistungselektronik-Baugruppen für die Serie.
Wir bieten mit der vorhandenen Ausstattung umfassende Möglichkeiten zur Analyse nicht nur von einzelnen leistungselektronischen Komponenten, sondern auch von ganzen Systemen. Mit dem vorhandenen Wissen und der modernen Geräte- und Messtechnik können wir aktiv Unternehmen und Forschungseinrichtungen bei ihren FuE-Vorhaben begleiten.
Prof. Dr.-Ing. Thomas Komma
Professur Leistungselektronik und elektrische Antriebssysteme
Institut
EET | Institut für Elektrische Energietechnik
Telefon: +49 (0)341 3076 1115
E-Mail: thomas(dot)komma(at)htwk-leipzig.de
Publikationen
Veröffentlichungen (pdf)↗ | Patente (pdf)↗
Graduierungsarbeiten (pdf)↗
Das Fachgebiet ist ein Kompetenzzentrum des ECPE – European Center for Power Electronics.
Projekte
MAGIE
Magnetics-Konzepte für grüne, innovative und energieeffiziente Stromversorgungen
MAGIE zielt darauf ab neue Magnetics-Konzepte für grüne, innovative und energieeffiziente Stromversorgungen zu entwickeln. Denn aktuelle Entwicklungen im Bereich SMD-basierter Leistungshalbleiter ermöglichen zwar theoretische Strombelastungen der magnetischen Bauelemente (Magnetics) von über 70 Arms bei gleichzeitig hohen Frequenzen von 100 kHz bis in den MHz-Bereich. Die neuen Halbleiter hängen damit aber den aktuellen Stand der Magnetics ab.
Förderung: SMEKUL
Projektlaufzeit: 10/2024 - 06/2028
ENABLE
ENABLE the Grid: Aufbau eines Kompetenzzentrums für Resonanzkopplung in Stromversorgungssystemen
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
PULSAR
Präzise Untersuchung von Leistungshalbleiter-Schaltverlusten zur Analyse von Resonanzwandlern
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
noLIMIT
Netzorientiertes bidirektionales Laden mit intelligenten Modulen optimiert für die industrielle Fertigungstechnologie
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
MoFi-Flex
Moderne und hochleistungsfähige Forschungsinfrastruktur für innovative und flexible Energieverteilungssysteme mit leistungselektronischen Wandlern
Der im Projekt „MoFi-Flex“ geplante, transient-kalorimetrische Verlustleistungsmessplatz dient der hochpräzisen Bestimmung von Verlustleistungen in leistungselektronischen Komponenten und Systemen. Mit den Messergebnissen sollen aktive und passive Bauelemente charakterisiert und thermisch modelliert werden. Speziell für den hochfrequenten Betrieb von Wide-Bandgap-Halbleitern begegnet die Professur den steigenden Anforderungen an komplexe Schaltungen und einzelne Bauelemente.
Förderung: SMWK
Projektlaufzeit: 04/2022 - 12/2022
SMITH
Hochpräzise Strommessung für innovative thermische Verlustleistungsbestimmung im Hochfrequenzbereich
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
Next Gen HVDC
Hochspannungsversorgungen der nächsten Generation im Spannungsbereich bis 400 kV und im Leistungsbereich bis 100 kW
Ziel des Vorhabens ist es, eine neue Generation von Hochspannungsversorgungen zu entwickeln, die für den Einsatz in der Elektronenstrahltechnik hervorragend geeignet ist. Im Mittelpunkt des Projektes steht die Entwicklung eines neuartigen Baukastensystems, mit dem durch diverse Hardwaremodule spezifizierte Gerätezusammensetzungen nach Kundenwunsch erfüllt werden können.
Förderung: ZIM des BMWi
Projektlaufzeit: 03/2021 – 09/2023