Labor für Leistungselektronik und Energiespeicher

Kurzbeschreibung

Das Labor für Leistungselektronik befasst sich schwerpunktmäßig mit der Auslegung, Modellierung und Analyse magnetischer Bauteile. Dazu zählen neben zentralen Kenngrößen wie Induktivität, Kopplung sowie Kern- und Wicklungsverlusten auch parasitäre Elemente.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der experimentellen und analytischen Untersuchung zugehöriger magnetischer und dielektrischer Materialien hinsichtlich ihrer magnetischen, elektrischen, thermischen und frequenzabhängigen Eigenschaften.

Darüber hinaus umfasst das Tätigkeitsfeld den Aufbau und die Inbetriebnahme automatisierter Testplätze sowie geregelter leistungselektronischer Topologien einschließlich der Entwicklung und Integration geeigneter Treiber- und Filterkonzepte. Das Labor für Leistungselektronik ist im Verbund ECPE als Kompetenzzentrum für magnetische Bauteile etabliert.

Verortung: Das Labor für Leistungselektronik und Energiespeicher befindet sich im Raum 6-208 am Campus Friedrich Streib.

Laborausstattung

  • L(I)-Tester – Labor für Leistungselektronik
  • Präzisions-Widerstandsmessgerät – Hioki 3541 Resistance HiTester
  • Impedanzanalysator (bis 120 MHz) – Keysight E4990A
  • Leistungsgenerator (11 kW, 1000 Vp, 100 App, 450 kHz) – TTG1000SiC MSPM
  • Gepulster Stromgenerator (100 A, 200 kHz) – Dr. Kirjuchin
  • Spektrumanalysator (3 GHz) – Rohde & Schwarz FPL1003
  • Netznachbildung (LISN) – Rohde & Schwarz ESH3-Z
  • Oszilloskop (4 Kanäle, 1 GHz) – Teledyne LeCroy WaveRunner 4104A
  • Oszilloskop (4 Kanäle, 1 GHz) – Teledyne LeCroy WaveSurfer 510
  • DC-Quelle (10 kW, 340 A, 80 V) – EA-PS 8080-340
  • Elektronische Last (4,8 kW, 400 A, 80 V) – EA-EL 9080-400

Im Labor durchgeführte Lehrveranstaltungen

Im Labor etablierte Techniken, Methoden und Normen

  • Auslegung und Analyse magnetischer Komponenten mittels Klein- und Großsignalmessungen sowie Kalorimetrie, begleitet von elektromagnetischen und thermischen FEM-Simulationen
  • Bestimmung von Kernverlusten unter DC-Vormagnetisierung (IEC 60404-6)
  • Bestimmung der Kleinsignalpermeabilität und -permittivität von Kernmaterialien
  • Bestimmung der Kleinsignalpermittivität von IsolationsmaterialienBestimmung der elektrischen Festigkeit (AC, DC, Puls) von Komponenten und Isolationsmaterialien
  • Ermittlung des Teilentladungsverhaltens von Komponenten und Isolationsmaterialien
  • Messung von Gleich- und Gegentaktstörungen

Forschung und Themenfelder für Kooperationen

  • Auslegung und Analyse magnetischer Bauteile für alle Leistungs- und Frequenzbereiche
  • Auswirkungen steiler Schaltflanken bei SiC- und GaN-Anwendungen auf magnetische Komponenten:
  • Nichtlineare Potentialverteilungen und Feldüberhöhungen in Wicklungen
  • Teilentladungen
  • Laminierte Ferritkerne:
  • Reduktion der Kernverluste in Leistungsanwendungen
  • Verbesserung der Filterwirkung in Filteranwendungen
  • Magnetische und dielektrische Materialeigenschaften von Kernen und Isolationsmaterialien