MA – Entwicklung eines bidirektionalen Gleichspannungswandlers auf GaN-HEMT Basis für Photovoltaikanwendungen
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Elektronik auf Basis eines bidirektionalen, nicht-isolierenden DC/DC-Wandlers mit einer Leistung von etwa 500 Watt und Betriebsspannungen bis maximal 60 Volt, die, eingeschleift in die Verbindung zwischen einem Photovoltaikmodul und einem Mikrowechselrichter, die Einbindung eines Batteriespeichers ermöglichen soll. Dazu muss die Elektronik drei Anschlussterminals für Solar, Batterie und Wechselrichter aufweisen. Die Anforderungen eines langjährigen Betriebs im Außenbereich sind beim Gehäusedesign, bei der Bauteilauswahl und der thermischen Auslegung zu berücksichtigen.
Zu Beginn der Arbeit ist ein detailliertes Lastenheft für die Elektronik zu erstellen, das sämtliche elektrischen und thermischen Anforderungen (Spannungsbereiche, Ströme, Ruheströme, Umgebungstemperaturen, etc.), aber auch das funktionale Verhalten (Regelstrategien, sleep und wake-up Sequenzen, etc.) spezifiziert.
Anschließend sind verschiedene mögliche Realisierungsansätze für den DC/DC-Wandler kritisch gegenüberzustellen und zu diskutieren. Der Fokus soll auf höchster Effizienz durch den Einsatz von GaN HEMT liegen, zugleich aber auch auf geringstmöglichen Kosten. Nach Entwicklung des Schaltplans und gegebenenfalls auch der benötigten Software ist die Elektronik aufzubauen, in Betrieb zu nehmen und umfassend zu charakterisieren. Dabei interessiert neben dem erreichten Wirkungsgrad und dem thermischen Verhalten insbesondere das Zusammenspiel mit einem Solarmodul und verschiedensten kommerziell verfügbaren Mikrowechselrichtern.
Bearbeiter: Frederik Grob
Betreuer: Bernd Eckardt, Martin März
Abgabe: 16.12.2024
Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März