Labor für Leistungselektronik
Labor für Leistungselektronik
Leistungselektronik ermöglicht die effiziente und verlustarme Umwandlung elektrischer Energie und ist damit eine Schlüsseltechnologie für die Elektrifizierung und Dekarbonisierung unserer Gesellschaft. Die Anwendungsbereiche reichen von Ladegeräten und Stromversorgungen im Wattbereich über Traktionswechselrichter für Elektrofahrzeuge mit Leistungen von mehr als 100 kW bis hin zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) mit Leistungen von mehr als 10 GW.
Im Labor für Leistungselektronik verbinden wir Lehre und Forschung und schaffen eine praxisnahe Umgebung für die Ausbildung von Studierenden sowie die Entwicklung innovativer leistungselektronischer Systeme.
Lehre
Lehrveranstaltungen
Durch vorlesungsbegleitende Praktikumsversuche werden theoretische Inhalte experimentell veranschaulicht, erprobt und vertieft. Dabei sammeln die Studierenden praktische Erfahrungen im Aufbau, Betrieb und in der messtechnischen Untersuchung leistungselektronischer Systeme.
Praxisausbildung findet unter anderem in folgenden Modulen statt:
- Grundlagen Leistungselektronik (Bachelor)
- Leistungselektronik (Master)
- Experimentelle Elektrotechnik
- Elektrische Energiesysteme
Studierendenprojekte & Abschlussarbeiten
In Studierendenprojekten und Abschlussarbeiten werden theoretische Kenntnisse auf praxisnahe und aktuelle Fragestellungen übertragen. Ein besonderer Fokus liegt auf der Zusammenarbeit mit Industriepartnern.
Thematische Schwerpunkte sind beispielsweise:
- Studierendenprojekte im Bereich Leistungselektronik, z. B. Automotive-DC/DC-Wandler einschließlich Optimierung der magnetischen Bauelemente oder Plasmageneratoren
Forschungsnahe Bachelor- und Masterarbeiten zu aktuellen wissenschaftlichen Fragestellungen, z. B. bidirektionale SiC-Gleichrichter für Vehicle-to-Grid-Anwendungen
Forschung
Pareto-Optimierung leistungselektronischer Konverter
- Auswahl und Gegenüberstellung qualifizierter Topologien für alle gängigen Leistungselektronik-Anwendungen (z.B. Frequenzumrichter, On-Board-Charger, Wechselrichter etc.)
- Mehrzieloptimierung auf Systemebene hinsichtlich Bauvolumen, Effizienz und monetärer Kosten
- Pareto-Mehrzieloptimierung durch geeigneter Optimierungsverfahren (z.B. Partikelschwarmoptimierung)
Charakterisierung von Leistungshalbleitern und magnetischer Bauteile
Präzise Charakterisierung von
- Wide-Bandgap-Halbleiter (SiC und GaN)
- Magnetischen Bauteilen (Groß- und Kleinsignal)
bei realitätsnahen Betriebsbedingungen:
- Testspannung: 0-1 kV, Teststrom: 0-100A,
- Temperatur bis 150°C, Impedanz bis 50 MHz
Fokus auf den Entwurf magnetischer Bauelemente
Ein besonderer Forschungsschwerpunkt liegt auf der Entwicklung hochleistungsfähiger magnetischer Bauelemente für leistungselektronische Anwendungen.
Unsere Arbeiten umfassen:
- Entwurf und Optimierung von Spulen und Hochfrequenztransformatoren
- Modellierung und Optimierung von Wicklungs- und Kernverlusten
- Gezielte Reduzierung von Wirbelstromverlusten, insbesondere durch Skin- und Proximity-Effekte
- Entwicklung kundenspezifischer Kerngeometrien
- 2D- und 3D-FEM-Simulation zur elektromagnetischen und thermischen Analyse
- Prototypische Realisierung mit hoher Leistungs- und Leistungsdichte
Prototypischer Aufbau und experimentelle Erprobung
Von der Simulation und dem Schaltungsentwurf bis zum funktionsfähigen Demonstrator begleiten wir die Entwicklung leistungselektronischer Systeme durchgängig. Dies umfasst:
- Entwicklung Demonstratoren bis zur B-Musterreife
- Schaltungsentwurf und PCB-Layout
- Regelungsentwurf für Ziel-Mikrocontroller z.B. TI (C2000)
- Elektrische und thermischer Konverter-Vermessung und Modell-Validierung
Team
Prof. Dr.-Ing.
Lukas Keuck
AD 0122
+49-541-969-3154
l.keuck@hs-osnabrueck.de
M.Sc.
Nico Platen
AD 0024
+49-541-969-3046
n.platen@hs-osnabrueck.de
Adresse und Lageplan
Standort / Lieferung:
Hochschule Osnabrück
Labor für Leistungselektronik
Albrechtstr. 30
Gebäude AD
49076 Osnabrück
Postanschrift:
Postfach 1940
49009 Osnabrück
Paketanschrift:
Albrechtstr. 30
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Telefon:
0541 969-3154