Universalumrichter – Elektrischer Energiespeicher

Studentische Projektleitung:

• Tobias Kleine (Elektrotechnik, B.Sc.)

Projektmitglieder:

• Franziska Schulte (Elektrotechnik im Praxisverbund, B.Sc.)
• Benedikt Evers (Elektrotechnik, B.Sc.)
• Timo Keidel (Elektrotechnik, B.Sc.)
• Maximillian Koonen (Elektrotechnik, B.Sc.)
• Fabian Tobias Lang (Elektrotechnik, B.Sc.)

Betreuer:

• Prof. Dr. Hans-Jürgen Pfisterer
• Philipp Becker

Im Rahmen dieses Projekts wurde ein vollständiges DC/DC-Wandlersystem entwickelt, simuliert und praktisch umgesetzt. Zunächst erfolgte der systematische Aufbau des Schaltmodells in MATLAB/Simulink mit Fokus auf der realitätsnahen Abbildung der Schalt- und Regelvorgänge. Auf Basis anwendungsspezifischer Anforderungen wurden alle relevanten Bauteile – insbesondere Drossel, Schaltfrequenz und Kapazitäten – analytisch berechnet und sorgfältig dimensioniert. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf die Wechselwirkung zwischen Schaltfrequenz und Induktivität gelegt, um sowohl Wirkungsgrad als auch Regelbarkeit zu optimieren.

Das entworfene Simulationsmodell wurde anschließend erfolgreich in das dSPACE-System integriert, um eine hardwarenahe Echtzeitregelung zu realisieren. In der Erprobungsphase wurde der Tiefsetzsteller unter verschiedenen Lastbedingungen mit variablen ohmschen Widerständen getestet, um das dynamische Verhalten des Reglers zu analysieren und zu optimieren. Der abschließende Systemtest erfolgte in Verbindung mit einer realen Photovoltaikanlage, wobei der Wandler unter realen Einstrahlungs- und Lastbedingungen betrieben wurde.

Das Projekt demonstriert eindrucksvoll die interdisziplinäre Verzahnung von Leistungselektronik, digitaler Regelungstechnik und systemischer Energieintegration. Es wurde ein funktionsfähiger Prototyp entwickelt, der als zentrales Element eines zukünftigen Microgrids dienen kann – mit Fokus auf Effizienz, Skalierbarkeit und Resilienz.