Entwicklung eines Modulwechselrichters mit reduzierter Eingangskapazität

Die Entwicklung modulintegrierter Wechselrichter stellt eine Herausforderung dar. Sie sollen bei kleinen Systemleistungen bis 300 W einen hohen Wirkungsrad (> 95 %) aufweisen. Ihr Volumen ist dabei durch die Größe von modultypischen Anschlussdosen begrenzt. Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit sind hoch, da die lange Lebensdauer eines PV-Moduls nicht durch den modulintegrierten Wechselrichter beeinträchtigt werden darf. Erschwerend kommt hinzu, dass Modulwechselrichter stärkeren Umwelteinflüssen ausgesetzt sind als zentrale Wechselrichter und die Verlustwärme durch den Modulaufbau nicht gut abgeführt werden kann. Dies sind die gegebenen Randbedingungen, unter denen der Systemaufbau eines einphasigen Modulwechselrichters im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden soll. Der Einsatz von Galliumnitrid- und Silizium-Transistoren soll hinsichtlich Wirkungsgrad, möglicher Schaltfrequenz und voraussichtlichen Kosten bewertet werden. Bei der Entwicklung des Modulwechselrichters soll eine innovative trafolose Topologie mir reduzierter Eingangskapazität berücksichtigt werden. Vorab sollen verschiedene Varianten simuliert und technisch bewertet werden. Basierend auf den Ergebnissen der Topologiebewertung soll der einphasige Modulwechselrichter entwickelt werden. Hierfür müssen die Bauteile dimensioniert, der Schaltplan erstellt und die Schaltung entflochten werden. Die praktische Umsetzung erfolgt durch den Aufbau und Inbetriebnahme des Modulwechselrichters an einer Widerstandslast. Die Regelung selbst ist nicht Teil der Abschlussarbeit, doch sollen hierzu Ansätze herausgearbeitet werden. Dabei ist insbesondere auf einen geringen Eigenverbrauch und eine maximale Ausnutzung der Komponenten zu achten (z.B. effiziente μController oder DSP).

Ihre Aufgaben sind:
• Vergleich verschiedener Varianten der Topologie und Simulation der Schaltung mittels PLECS
• Erstellen des Schaltplans und Dimensionierung der Bauelemente
• Entflechtung der Schaltung
• Aufbau des Modulwechselrichters, Inbetriebnahme, Vermessung und Optimierung
• Darstellung und Präsentation der Ergebnisse

Weitere Informationen

Unternehmen

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.

Bereich/Abteilung

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit / Diplomarbeit

Branche

Elektrotechnik

Schlagwörter

Schaltfrequenz Wirkungsgrad Transistor PV-Modul Wechselrichter

Anforderungen

• Studium der Elektrotechnik, elektr. Energietechnik oder Vergleichbares
• Kenntnisse im Bereich der Leistungselektronik
• Teamfähigkeit, engagierte und eigenverantwortliche Arbeitsweise
• gute MS-Office-Kenntnisse
• gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Zusatzinformationen

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme

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