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Dissertation

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Optimierte Stromrichter für Brennstoffzellenanlagen

Verfasser: Dr.-Ing. Heiko Solmecke
Betreuer/in: Prof. Dr.-Ing. Detlev Hackstein
Status: abgeschlossen
Jahr: 1998

Gegenstand dieser Arbeit war die Entwicklung, Optimierung und Realisierung spezieller Stromrichter zur Kopplung einer Brennstoffzellen-Batterie mit einem Inselverbraucher in solaren Wasserstoffanlagen. Dazu wird ein einfaches, aber praktikables Brennstoffbatterie-Simulationsmodell zur schaltungstechnischen Simulation der Batterie mit den nachzuschalteten Stromrichtern hergeleitet und das Gesamtsystem bezüglich seiner optimalen Konfiguration im Hinblick auf Kosten und Wirkungsgrad untersucht. Darüber hinaus werden Wege zur systematischen Verlustminderung in Stromrichtern, speziell auch bezüglich der Leistungshalbleiter-Bauelemente, aufgezeigt und in bestehende Stromrichterkonzepte wie einen zuverlässigen, transformatorlosen Wechselrichter eingebunden. Für den zur Spannungsanpassung zwischen Brennstoffbatterie und Wechselrichter zu schaltenden Gleichstromsteller konnte mit Hilfe der erzielten Ergebnisse ein neues, speziell auf niedrige Eingangsspannungen abgestimmtes Stromrichterkonzept aufgestellt und realisiert werden. Der daraus resultierende, modulare Gleichstromsteller wartet bei geringen Kosten und Baugröße mit extrem hohen Wirkungsgraden, einem stabilen Verhalten auch bei hohen Spannungs-Übersetzungsverhältnissen sowie einer einfachen Ansteuerbarkeit auf. Dabei kann er sowohl als unidirektionaler als auch als bidirektionaler Steller eingesetzt werden, was speziell im Hinblick auf solar versorgte Insel-Wasserstoffanlagen interessant ist.

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